鍛造對金屬組織、性能的影響與鍛件缺陷

    鍛件的缺陷包括表面缺陷和內部缺陷。有的鍛件缺陷會影響后續工序的加工質量，有的則嚴重影響鍛件的性能，降低所制成品件的使用壽命，甚至危及安全。因此，為提高鍛件質量，避免鍛件缺陷的產生，應采取相應的工藝對策，同時還應加強生產全過程的質量控制。本章概要介紹三方面的問題：鍛造對金屬組織、性能的影響與鍛件缺陷；鍛件質量檢驗的內容和方法；鍛件質量分析的一般過程。

　　(一)鍛造對金屬組織和性能的影響鍛造生產中，除了必須保證鍛件所要求的形狀和尺寸外，還必須滿足零件在使用過程中所提出的性能要求，其中主要包括：強度指針、塑性指針、沖擊韌度、疲勞強度、斷裂韌度和抗應力腐蝕性能等，對高溫工作的零件，還有高溫瞬時拉伸性能、持久性能、抗蠕變性能和熱疲勞性能等。鍛造用的原材料是鑄錠、軋材、擠材和鍛坯。而軋材、擠材和鍛坯分別是鑄錠經軋制、擠壓及鍛造加工后形成的半成品。鍛造生產中，采用合理的工藝和工藝參數，可以通過下列幾方面來改善原材料的組織和性能：

1、打碎柱狀晶，改善宏觀偏析，把鑄態組織變為鍛態組織，并在合適的溫度和應力條件下，焊合內部孔隙，提高材料的致密度；

2、鑄錠經過鍛造形成纖維組織，進一步通過軋制、擠壓、模鍛，使鍛件得到合理的纖維方向分布；

3、控制晶粒的大小和均勻度；

4、改善第二相(例如：萊氏體鋼中的合金碳化物)的分布；

5、使組織得到形變強化或形變——相變強化等。由于上述組織的改善，使鍛件的塑性、沖擊韌度、疲勞強度及持久性能等也隨之得到了提高，然后通過零件的后熱處理就能得到零件所要求的硬度、強度和塑性等良好的綜合性能。但是，如果原材料的質量不良或所采用的鍛造工藝不合理，則可能產生鍛件缺陷，包括表面缺陷、內部缺陷或性能不合格等。

　　(二)原材料對鍛件質量的影響原材料的良好質量是保證鍛件質量的先決條件，如原材料存在缺陷，將影響鍛件的成形過程及鍛件的終質量。如原材料的化學元素超出規定的范圍或雜質元素含量過高，對鍛件的成形和質量都會帶來較大的影響，例如：S、B、Cu、Sn等元素易形成低熔點相，使鍛件易出現熱脆。為了獲得本質細晶粒鋼，鋼中殘余鋁含量需控制在一定范圍內，例如Al酸0.02%～0.04%(質量分數)。含量過少，起不到控制晶粒長大的作用，常易使鍛件的本質晶粒度不合格；含鋁量過多，壓力加工時在形成纖維組織的條件下易形成木紋狀斷口、撕痕狀斷口等。又如，在1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼中，Ti、Si、Al、Mo的含量越多，則鐵素體相越多，鍛造時愈易形成帶狀裂紋，并使零件帶有磁性。如原材料內存在縮管殘余、皮下起泡、嚴重碳化物偏析、粗大的非金屬夾雜物(夾渣)等缺陷，鍛造時易使鍛件產生裂紋。原材料內的樹枝狀晶、嚴重疏松、非金屬夾雜物、白點、氧化膜、偏析帶及異金屬混人等缺陷，易引起鍛件性能下降。原材料的表面裂紋、折疊、結疤、粗晶環等易造成鍛件的表面裂紋。

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