各種缺陷的分析及產(chǎn)生原因

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1、鍛造成形過(guò)程中的缺陷及其防止方法一、鋼錠的缺陷鋼錠有下列主要的缺陷：（1）縮孔和疏松鋼錠中縮孔和疏松是不可避免的缺陷，但它們出現(xiàn)的部位可以控制。鋼錠中頂端的保溫冒口，造成鋼液緩慢冷卻和最后凝固的條件，一方面使錠身可以得到冒口中鋼液的補(bǔ)縮，另一方面使縮孔和疏松集中于此處，以便鍛造時(shí)切除。（2）偏析鋼錠中各部分化學(xué)成分的不均勻性稱為偏析。偏析分為枝晶偏析和區(qū)域偏析兩種，前者可以通過(guò)鍛造以及鍛后熱處理得到消除，后者只能通過(guò)鍛造來(lái)減輕其影響，使雜質(zhì)分散，使顯微孔隙和疏松焊和。（3）夾雜不溶于金屬基體的非金屬化合物稱為夾雜。常見(jiàn)的夾雜如硫化物、氧化物、硅酸鹽等。夾雜使鋼錠鍛造性能變化

2、，例如當(dāng)晶界處低熔點(diǎn)夾雜過(guò)多時(shí)，鋼錠鍛造時(shí)會(huì)因熱脆而鍛裂。夾雜無(wú)法消除，但可以通過(guò)適當(dāng)?shù)腻懺旃に嚰右云扑?，或使密集的夾雜分散，可以在一定程度上改善夾雜對(duì)鍛件質(zhì)量的影響。（4）氣體鋼液中溶解有大量氣體，但在凝固過(guò)程中不可能完全析出，以不同形式殘存在鋼錠內(nèi)部。例如氧與氮以氧化物、氮化物存在，成為鋼錠中夾雜。氫是鋼中危害最大的氣體，它會(huì)引起“氫脆”，使鋼的塑性顯著下降；或在大型鍛件中造成“白點(diǎn)”，使鍛件報(bào)廢。（5）穿晶當(dāng)鋼液澆注溫度較高，鋼錠冷卻速度較大時(shí)，鋼錠中柱狀晶會(huì)得到充分的發(fā)展，在某些情況下甚至整個(gè)截面都形成柱狀晶粒，這種組織稱為穿晶。在柱狀晶交界處（如方鋼錠橫截面對(duì)角線

3、上），常聚集有易熔夾雜，形成“弱面”，鍛造時(shí)易于沿這些面破裂。在高合金鋼錠中容易遇到這種缺陷。（6）裂紋由于澆注工藝或鋼錠模具設(shè)計(jì)不當(dāng)，鋼錠表面會(huì)產(chǎn)生裂紋。鍛造前應(yīng)將裂紋消除，否則鍛造時(shí)由于裂紋的發(fā)展導(dǎo)致鍛件報(bào)廢。（7）濺疤當(dāng)鋼錠用上注法澆注時(shí)，鋼液沖擊鋼錠模底而飛濺到鋼錠模壁上，這些附著的濺沫最后不能和鋼錠凝固成一體，便成濺疤。濺疤鍛造前必須鏟除，否則會(huì)形成表面夾層。二、軋制或鍛制的鋼材中的缺陷軋制或鍛制的鋼材中往往存在如下缺陷：（1）裂紋和發(fā)裂裂紋是由于鋼錠缺陷未清除，經(jīng)過(guò)軋制或鍛造使之進(jìn)一步發(fā)展造成的。由于軋制或鍛造的工藝規(guī)范不當(dāng)，在鋼材內(nèi)引起很大的內(nèi)應(yīng)力，也會(huì)造成裂

4、紋。斷面大、合金元素多的鋼材容易產(chǎn)生裂紋。發(fā)裂是深度為0.50～1.50mm的發(fā)狀裂紋，它是軋制或鍛造時(shí)由于鋼錠皮下氣泡沿變形方向被拉長(zhǎng)或夾雜物沿變形方向伸長(zhǎng)而形成。發(fā)裂一般需經(jīng)酸洗后才能發(fā)現(xiàn)。（2）傷痕和折疊傷痕是鋼材表面上深約0.2～0.30mm的擦傷、劃傷細(xì)痕。折疊一般由于軋制或鍛造工藝不當(dāng)造成。（3）非金屬夾雜和疏松鋼材中的非金屬夾雜是直接由鋼錠中的非金屬夾雜物保留下來(lái)的。鋼材鍛造變形時(shí)，夾雜物聚集的部位會(huì)形成裂紋。鋼錠中的疏松，由于軋制工藝不當(dāng)，仍會(huì)在鋼材中保留下來(lái)。（4）白點(diǎn)含氫量高的大鋼錠，軋制或鍛造后由于冷卻工藝不當(dāng)，內(nèi)部過(guò)飽和的氫原子析出聚集在疏松等間隙中

5、成為氫分子，造成巨大的壓力，并與鋼相變時(shí)的組織應(yīng)力相疊加，使鋼材內(nèi)部產(chǎn)生許多細(xì)小裂紋，即為“白點(diǎn)”。但“白點(diǎn)”僅出現(xiàn)在對(duì)“白點(diǎn)”敏感性較強(qiáng)的鋼種上，例如40CrNi、35CrMo、GCr15等牌號(hào)的鋼。裂紋、發(fā)裂、傷痕和折疊是表面缺陷，這些缺陷在鍛造變形時(shí)會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，使鍛件報(bào)廢，故事先必須清除。非金屬夾雜、疏松和“白點(diǎn)”等是內(nèi)部缺陷，有這方面缺陷的鋼材根本不能使用。加熱過(guò)程中的缺陷及其防止方法金屬在鍛造加熱過(guò)程中可能產(chǎn)生的缺陷有氧化、脫碳、過(guò)熱、過(guò)燒和開(kāi)裂等。正確的加熱應(yīng)盡量減少或根本防止這些缺陷的產(chǎn)生。一、氧化氧化是金屬加熱時(shí)爐氣中的氧化性氣體（如O2、CO2、H2O、

6、SO2）與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在金屬表面形成氧化皮的現(xiàn)象。1、氧化皮的形成過(guò)程鋼材表層的鐵以離子狀態(tài)由里向外表面擴(kuò)散，而氧化性氣體中的氧以原子狀態(tài)由鋼材外表面經(jīng)吸附后向里層擴(kuò)散。氧化皮分為三層，如圖17.1所示。其最外層是含氧較高的Fe2O3，約占氧化皮厚度的10%；中間層是粗大顆粒的Fe3O4，約占氧化皮厚度的50%；最里層是含氧較低的FeO，約占氧化皮厚度的40%。圖17.1氧化皮形成過(guò)程示意圖由于氧化皮的膨脹系數(shù)和鋼材不同，因此較易脫落；同時(shí)氧化皮的熔點(diǎn)（1300～1350℃）較低，高溫時(shí)易熔化。氧化皮的脫落和熔化，使新暴露的鋼料表面繼續(xù)氧化，增加金屬的損耗。2、氧化皮

7、的危害（1）它直接造成了金屬的損耗（稱為火耗）；（2）降低模鍛件的表面質(zhì)量；（3）鍛件表面附著氧化皮，熱處理時(shí)導(dǎo)致鍛件組織和性能的不均勻；（4）氧化皮的硬度較高，模鍛時(shí)會(huì)加速鍛模型腔的磨損，機(jī)加工時(shí)會(huì)加速刀具的損壞；（5）氧化皮呈堿性，脫落在加熱爐的爐膛內(nèi)會(huì)和酸性的耐火材料起化學(xué)反應(yīng)，縮短加熱爐壽命；（6）使模鍛件增加酸洗或噴丸等清理工序。3、防止和減少氧化的具體措施火焰爐加熱時(shí)為了防止或減少氧化皮的產(chǎn)生，可采取以下措施：（1）在確保金屬加熱質(zhì)量的前提下，盡量采用高溫下裝爐的快速加熱方法，縮短金屬在爐內(nèi)的停留時(shí)間，