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影响模锻件质量的主要因素

发布时间:2017-3-5

正确认识影响模锻件质量的主要因素,对于模锻产品的采购及使用具有非常重要的意义

 1.原材料缺陷
  如钢锭或钢材存在残余的缩孔、气泡、疏松、夹杂等,可能导致锻件开裂。冶金原因引起的锻造裂纹,其高倍检验特征,经常是伴有大量的氧化物、硫化物、硅酸盐等夹杂。高碳、高合金钢的原材料,容易存在严重的碳化物等第二相偏析,如果锻造时未能予以击碎并使其分布均匀,则会降低锻件的力学性能,热处理时可能导致锻件开裂或畸变。原材料表面若存在刮伤、结疤、折叠、发裂都会给锻件带来缺陷。因此,在模锻生产中必须对原材料进行检验。
 2.加热规范
  锻造大型模锻件、合金钢模锻件时,若加热速度太快,内外层温差大,因温度应力和组织应力将导致中心部分裂纹。
  加热温度过高、保温时间较长引起轻微过热时,将产生有光泽、呈结晶状、沿晶断裂的粗晶断口。轻微过热的粗大晶粒可以通过退火或正火处理,经过重结晶加以纠正。严重过热时,将产生萘状断口或石状断口。萘状断口的特征是呈现鱼鳞状的亮点,穿晶断裂;萘状断口的产生原因,是粗大的奥氏体晶粒形成晶内织构,稳定性极高,在冷却过程中转变为铁素体时,仍会保留织构的特征。石状断口有明显粗晶,表面无金属光泽,色灰暗,沿晶断裂;石状断口的产生原因,是过热温度下非金属夹杂溶解度增大,而在冷却过程中,非金属夹杂又从过饱和的粗大奥氏体中析出,包围奥氏体晶粒形成脆性晶壳。过热严重的锻坯,其力学性能极差。萘状断口可以通过高温正火,消除晶内织构,而石状断口难以用热处理方法纠正,模锻件成形后,一旦发现石状断口就无可挽救。
  锻造加热温度低,未热透时,可能产生穿晶扩展的裂纹,尾端尖锐,无后续加热工序时,裂纹表面无氧化脱碳现象。
  对于合金结构钢,如果终锻温度过高,终锻后奥氏体仍将继续长大,乃至超过原来的晶粒度。断口检验可以看到粗晶断口,高倍观察则出现魏氏组织。如果终锻温度过低,钢处于双相区,夹杂沿毛坯主变形方向分布,从奥氏体中析出的铁素体优先附着在夹杂表面,形成带状组织。魏氏组织和带状组织使锻件的力学性能下降,尤其是冲击韧性的下降更为明显。为了细化晶粒、改善组织、提高力学性能,对于具有此类组织的钢材,必须经过完全退火使之产生重结晶。
 3.模锻工艺
  采用不同的模锻变形方式,例如开式模锻、闭式模锻、挤压、顶镦、高速模锻、辊轧等,其实质就是通过相应的模锻设备和模具,对毛坯施加不同形式的热学、力学条件,使其产生不同的物理场和组织性能演变过程。同一个锻件,变形方式的选择是否合理或最优,则模锻件的质量有很大不同,错误的选择可能使成形过程不能实现,不甚合理的选择则会使成形困难,容易出现诸多的质量缺陷。
  变形温度、变形速度、变形程度这些模锻工艺参数,显然直接关系到模锻件质量。例如对于铸锭或某些材料,需要通过变形来压实组织、细化晶粒,如果模锻变形量小,则不能得到预期的效果;某些有色金属,特别是高强铝合金、镁合金等,要求小的变形速度和适当的变形程度,并适宜在压力机上成形,这样有助于避免产生裂纹。
  模锻件质量还与锻件设计、锻模设计有关。加工余量和锻造公差的选择要从实际出发,规定过小时,由于表面缺陷和尺寸误差,机械加工后很容易造成废品;锻件的分模面、模锻条腹、圆角半径、连皮尺寸和飞边结构等设计是否合适,都会影响金属的流动充填质量;忽视设置锁扣时,会因上下模错移导致锻件尺寸超差。此外,锻模的安装紧固、预热、冷却润都应遵守规范,并随时检查、及时纠正违章现象。
  模锻生产中的每一个环节都会对锻件的质量产生不可忽视的影响。


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