常見的集中鍛件缺陷分析
鍛造用的原材料為鑄錠莲赐、軋材、擠材及鍛坯臊吓。而軋材责爹、擠材及鍛坯分別是鑄錠經(jīng)軋制、擠壓及鍛造加工成的半成品宛办。一般情況下化威,鑄錠的內(nèi)部缺陷或表面缺陷的出現(xiàn)有時是不可避免的。再加上在鍛造過程中鍛造工藝的不當(dāng)属荤,最終導(dǎo)致鍛件中含有缺陷肪误。以下簡單介紹一些鍛件中常見的缺陷。
由于原材料的缺陷造成的鍛件缺陷通常有:
表面裂紋
表面裂紋多發(fā)生在軋制棒材和鍛制棒材上就初,一般呈直線形狀郎闹,和軋制或鍛造的主變形方向一致。造成這種缺陷的原因很多奈辰,例如鋼錠內(nèi)的皮下氣泡在軋制時一面沿變形方向伸長栏妖,一面暴露到表面上和向內(nèi)部深處發(fā)展。又如在軋制時奖恰,坯料的表面如被劃傷吊趾,冷卻時將造成應(yīng)力集中,從而可能沿劃痕開裂等等房官。這種裂紋若在鍛造前不去掉趾徽,鍛造時便可能擴展引起鍛件裂紋。
折疊
折疊形成的原因是當(dāng)金屬坯料在軋制過程中翰守,由于軋輥上的型槽定徑不正確孵奶,或因型槽磨損面產(chǎn)生的毛刺在軋制時被卷入,形成和材料表面成一定傾角的折縫蜡峰。對鋼材了袁,折縫內(nèi)有氧化鐵夾雜,四周有脫碳湿颅。折疊若在鍛造前不去掉载绿,可能引起鍛件折疊或開裂。
結(jié)疤
結(jié)疤是在軋材表面局部區(qū)域的一層可剝落的薄膜斟策。
結(jié)疤的形成是由于澆鑄時鋼液飛濺而凝結(jié)在鋼錠表面研歧,軋制時被壓成薄膜,貼附在軋材的表面胡傅,即為結(jié)疤氧悦。鍛后鍛件經(jīng)酸洗清理,薄膜將會剝落而成為鍛件表面缺陷母烘。
層狀斷口
層狀斷口的特征是其斷口或斷面與折斷了的石板国享、樹皮很相似侈兄。
層狀斷口多發(fā)生在合金鋼(鉻鎳鋼、鉻鎳鎢鋼等)队笑,碳鋼中也有發(fā)現(xiàn)版痪。這種缺陷的產(chǎn)生是由于鋼中存在的非金屬夾雜物、枝晶偏析以及氣孔疏松等缺陷狞荤,在鍛什箭、軋過程中沿軋制方向被拉長,使鋼材呈片層狀佣盒。如果雜質(zhì)過多挎袜,鍛造就有分層破裂的危險。層狀斷口越嚴(yán)重肥惭,鋼的塑性盯仪、韌性越差,尤其是橫向力學(xué)性能很低蜜葱,所以鋼材如具有明顯的層片狀缺陷是不合格的
亮線(亮區(qū))
亮線是在縱向斷口上呈現(xiàn)結(jié)晶發(fā)亮的有反射能力的細(xì)條線全景,多數(shù)貫穿整個斷口,大多數(shù)產(chǎn)生在軸心部分牵囤。
亮線主要是由于合金偏析造成的爸黄。輕微的亮線對力學(xué)性能影響不大,嚴(yán)重的亮線將明顯降低材料的塑性和韌性揭鳞。
非金屬夾雜
非金屬夾雜物主要是熔煉或澆鑄的鋼水冷卻過程中由于成分之間或金屬與爐氣炕贵、容器之間的化學(xué)反應(yīng)形成的。另外野崇,在金屬熔煉和澆鑄時称开,由于耐火材料落入鋼液中,也能形成夾雜物乓梨,這種夾雜物統(tǒng)稱夾渣舞涮。在鍛件的橫斷面上,非金屬夾雜可以呈點狀浓蜈、片狀未然、鏈狀或團塊狀分布。嚴(yán)重的夾雜物容易引起鍛件開裂或降低材料的使用性能芳迅。
碳化物偏析
碳化物偏析經(jīng)常在含碳高的合金鋼中出現(xiàn)哮昧。其特征是在局部區(qū)域有較多的碳化物聚集。它主要是鋼中的萊氏體共晶碳化物和二次網(wǎng)狀碳化物蕾胶,在開坯和軋制時未被打碎和均勻分布造成的宵绒。碳化物偏析將降低鋼的鍛造變形性能,易引起鍛件開裂。鍛件熱處理淬火時容易局部過熱浴恐、過燒和淬裂。
鋁合金氧化膜
鋁合金氧化膜一般多位于模鍛件的腹板上和分模面附近波财。在低倍組織上呈微細(xì)的裂口总枢,在高倍組織上呈渦紋狀,在斷口上的特征可分兩類:其一退疫,呈平整的片狀渠缕,顏色從銀灰色、淺黃色直至褐色褒繁、暗褐色亦鳞;其二,呈細(xì)小密集而帶閃光的點狀物棒坏。
鋁合金氧化膜是熔鑄過程中敞露的熔體液面與大氣中的水蒸氣或其它金屬氧化物相互作用時所形成的氧化膜在轉(zhuǎn)鑄過程中被卷人液體金屬的內(nèi)部形成的燕差。
鍛件和模鍛件中的氧化膜對縱向力學(xué)性能無明顯影響,但對高度方向力學(xué)性能影響較大坝冕,它降低了高度方向強度性能徒探,特別是高度方向的伸長率、沖擊韌度和高度方向抗腐蝕性能
白點
白點的主要特征是在鋼坯的縱向斷口上呈圓形或橢圓形的銀白色斑點喂窟,在橫向斷口上呈細(xì)小的裂紋测暗。白點的大小不一,長度由1~20mm或更長磨澡。白點在鎳鉻鋼碗啄、鎳鉻鉬鋼等合金鋼中常見,普通碳鋼中也有發(fā)現(xiàn)队乔,是隱藏在內(nèi)部的缺陷隅贫。白點是在氫和相變時的組織應(yīng)力以及熱應(yīng)力的共同作用下產(chǎn)生的,當(dāng)鋼中含氫量較多和熱壓力加工后冷卻(或鍛后熱處理)太快時較易產(chǎn)生啸需。
用帶有白點的鋼鍛造出來的鍛件雳誉,在熱處理時(淬火)易發(fā)生龜裂,有時甚至成塊掉下斯智。白點降低鋼的塑性和零件的強度各祠,是應(yīng)力集中點,它像尖銳的切刀一樣附舌,在交變載荷的作用下渺纯,很容易變成疲勞裂紋而導(dǎo)致疲勞破壞。所以鍛造原材料中絕對不允許有白點蛉差。
粗晶環(huán)
粗晶環(huán)常常是鋁合金或鎂合金擠壓棒材上存在的缺陷正蹋。
經(jīng)熱處理后供應(yīng)的鋁、鎂合金的擠壓棒材,在其圓斷面的外層常常有粗晶環(huán)钧宠。粗晶環(huán)的厚度男窿,由擠壓時的始端到末端是逐漸增加的。若擠壓時的潤滑條件良好瑟曲,則在熱處理后可以減小或避免粗晶環(huán)饮戳。反之,環(huán)的厚度會增加洞拨。
粗晶環(huán)的產(chǎn)生原因與很多因素有關(guān)扯罐。但主要因素是由于擠壓過程中金屬與擠壓筒之間產(chǎn)生的摩擦。這種摩擦致使擠出來的棒材橫斷面的外表層晶粒要比棒材中心處晶粒的破碎程度大得多烦衣。但是由于筒壁的影響歹河,此區(qū)溫度低,擠壓時未能完全再結(jié)晶花吟,淬火加熱時未再結(jié)晶的晶粒再結(jié)晶并長大吞并已經(jīng)再結(jié)晶的晶粒秸歧,于是在表層形成了粗晶環(huán)。
有粗晶環(huán)的坯料鍛造時容易開裂示辈,如粗晶環(huán)保留在鍛件表層寥茫,則將降低零件的性能。
縮管殘余
縮管殘余一般是由于鋼錠冒口部分產(chǎn)生的集中縮孔未切除干凈矾麻,開坯和軋制時殘留在鋼材內(nèi)部而產(chǎn)生的纱耻。
縮管殘余附近區(qū)域一般會出現(xiàn)密集的夾雜物、疏松或偏析仁墅。在橫向低倍中呈不規(guī)則的皺折的縫隙刺盏。鍛造時或熱處理時易引起鍛件開裂。
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