锻造不当产生的缺陷原因分析

   

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锻件低倍组织缺陷

 (1)大晶粒:

     如果始锻温度过高和变形程度不足，或终锻温度过高，或终锻变形量落入临界变形区都可能在钢锻件的低倍组织上出现晶粒粗大的缺陷。铝合金变形程度过大，形成织构;高温合金形变温度过低，形成混合变形组织等均能形成粗大晶粒。粗晶使锻件的塑性、韧性降低，疲劳性能明显下降。

(2)锻件流线分布不当:

    当锻造模具设计不当、锻造方法选择不合理使预制毛坯流线紊乱，或锻造时操作不当及模具磨损使金属产生不均匀流动等均可在锻件低倍组织上发生流线切断、回流、涡流等流线紊乱现象，使锻件的流线分布不合理。流线分布不合理可能使锻件在使用中产生早期失效，影响锻件的使用寿命。

(3)锻造折叠:

    如果原材料和坯料的形状误差过大、模具的设计不当、成形工序的安排不合理、润滑不良及锻造的实际操作不当等，都有可能使金属变形过程中已经氧化过的表层金属汇合在一起形成折叠。折叠与金属的流线方向一致，折叠尾端一般呈现小圆角。但随后的锻造变形又会使折叠发生开裂，使折叠的尾端呈现尖角形。一般折叠两侧有较严重的氧化脱碳现象，在个别情况下也有增碳现象。折叠不仅减少了零件的承载面积，而且工作时由于折叠处产生的应力集中往往成为疲劳源。

(4)穿流:

    穿流产生的原因与折叠相似，它是由两股金属或一股金属带着另一股金属汇流而形成，但穿流部分的金属仍是一整体。穿流也是流线分布不当的一种形式。在穿流区，原先成一定角度分布的流线汇合在一起，穿流区内、外晶粒大小常常相差较悬殊。穿流使锻件的力学性能降低，尤其当穿流两侧晶粒相差较悬殊时，性能降低更明显。

(5)剪切带:

    合金和高温合金对激冷敏感性大，在模锻过程中，坯料接触表面附近难变形区逐步扩大，在难变形区间发生强烈剪切变形会形成剪切带，在锻件的横向低倍组织上出现波浪状的细晶区。剪切带使锻件组织形成强烈的方向性，使锻件性能降低。

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锻件高倍组织缺陷

  (1)晶粒不均匀:

      变形不均匀使晶粒破碎不一，或局部区域变形程度落入临界变形区，可使锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位的晶粒却较小，形成整个锻件内部晶粒大小不均匀的缺陷。耐热钢和高温合金锻造过程中局部加工硬化，也会产生粗大晶粒因而耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。晶粒不均匀使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。

  (2)带状组织:

     若在两相共存的情况下锻造变形会产生带状组织。在亚共析钢的高倍组织中是铁素体和珠光体呈带状分布，在奥氏体钢和半马氏体钢中，还可能出现铁素体和奥氏体、铁素体和贝氏体、铁素体和马氏体在锻件中呈现带状分布的组织状态。带状组织能降低锻件的横向塑性，特别是冲击韧性。使锻件在使用中常沿铁素体带或两相的交界处开裂。

(3)脱碳层堆积:

    如果锻造工艺不当还可能引起锻件上局部区域脱碳层堆积的缺陷如圆棒料拔长时锤击过重，压下量过大，翻转 90°压缩时形成双鼓形，再拔长时，双鼓形的金属一部分向外流动，增加宽度，一部分金属向中心流动，因而形成中心区的脱碳层堆积现象。脱碳层堆积部位的硬度低于正常组织部位的硬度，使锻件在使用过程中易从该部位开裂。

 (4)碳化物偏析级别不符合要求:

    如果原材料碳化物偏析严重，加之改锻时锻造比不够或锻造方法不当，在锻件中会出现碳化物分布不均匀现象，呈现大块状集中分布的碳化物或网状分布的碳化物缺陷。这种缺陷主要出现于莱氏体工模具钢中。具有这种缺陷的锻件，在热处理淬火时容易局部过热和淬裂。制成的刃具和模具使用时易崩刃等。

(5)铸造组织残留:

    当锻造比不够和锻造方法不当时，在锻件组织中，还可能出现铸态组织。这种组织缺陷主要出现在用铸锭作坯料的锻件中，出现的部位主要在锻件的难变形区。这种残留的铸态组织使锻件的性能下降，尤其是冲击韧性和疲劳性能下降尤为明显。

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锻件裂纹类缺陷

     裂纹使锻件的完整性和连续性被破坏，锻件轻微表面裂纹清理后还可使用，裂纹严重时，锻件只能报废。产生锻件裂纹的原因有:坯料表面和内部有微裂纹，在锻造时进一步扩展，使锻件表面或内部出现裂纹;坯料内部存在组织缺陷或热加工温度不当，使材料塑性下降，锻造时存在较大的拉应力、剪切应力或附加拉应力而使锻件中出现裂纹;当变形速度过快，变形程度过大也能在锻件中产生裂纹。

    常见的锻造裂纹有以下几种：

  (1)龟裂:锻件表面出现较浅的龟状裂纹。原材料含 Cu、Sn 等易熔元素过多、加热燃料中含硫量过高都可能使锻件表面产生龟裂;高温长时间加热时，钢表面铜析出、表面晶粒粗大、脱碳，或经过多次加热的表面也易出现龟裂。龟裂最易出现在锻件成形中受拉应力的表面。

  (2)十字裂纹:在反复对坯料进行翻转 90°的拔长过程中，送进量过大，且在同一处反复重击将造成十字裂纹。裂纹沿锻件横断面的对角线方向分布，其长度不一，有时可能完全贯穿整个坯料。这种缺陷在低塑性的高速钢、高铬钢的拔长工序中常出现。矩形断面坯料在平砧下拔长时，对角线两侧金属进行剧烈的交错流动，产生很大的交变剪切变形，当切变程度或切变应力超过材料强度时，便沿对角线方向产生裂纹。

  (3)孔边龟裂:冲孔芯子没有预热、预热不够或因一次冲孔变形太大，将在冲孔边缘造成孔边龟裂裂纹，铬钢冲孔时出现较多。

  (4)铜合金锻件应力腐蚀开裂:黄铜锻件在锻造时变形不均匀，锻后又未及时退火使锻件内存在较大的残余应力，在潮湿的空气中，特别是在含氨盐的大气中放置时会引起应力腐蚀开裂。

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冷硬现象

   锻件变形时温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，以致再结晶引起的软化跟不上变形引起的硬化，热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织，而出现热加工后的冷硬现象，使锻件的强度和硬度比正常热锻的要高，而塑形和韧性下降。