鍛造件主要缺陷特征說明及產(chǎn)生原因的分析
鍛造件缺陷是指鍛造過程中鍛件上產(chǎn)生的外在的和內(nèi)在的質(zhì)量不合要求的各種毛病。鍛件缺陷如按其表現(xiàn)形式來
區(qū)分，可分為：外部的、內(nèi)部的和性能的三種。外部缺陷如幾何尺寸和形狀不符合要求。表面裂紋、折疊、缺肉、
錯(cuò)差。模 鍛不足、表面麻坑、表面氣泡和橘皮狀表面等。這類缺陷顯露在鍛件的外表面 上，比較容易發(fā)現(xiàn)或觀察
到。內(nèi)部缺陷又可分為低倍缺陷和顯微缺陷兩類。前者如內(nèi)裂?？s孔、疏松、白 點(diǎn)、鍛造流紋紊亂、偏析、粗晶、
石狀斷口、異金屬夾雜等；后者如脫碳、增 碳、帶狀組織。鑄造組織殘留和碳化物偏析級(jí)別不符合要求等。內(nèi)部
缺陷存在 于鍛件的內(nèi)部，原因復(fù)雜，不易辨認(rèn)，常常給生產(chǎn)造成較大的困難。反映在性能方面的缺陷，如室溫強(qiáng)
度、塑性。韌性或疲勞性能等不合格；或 者高溫瞬時(shí)強(qiáng)度，持久強(qiáng)度、持久塑性、蠕變強(qiáng)度不符合要求等。性能
方面的 缺陷，只有在進(jìn)行了性能試驗(yàn)之后，才能確切知道。 值得注意的是內(nèi)外部和性能方面的缺陷這三者之間，
常常有不可分割的 聯(lián)系。例如過熱和過燒表現(xiàn)于外部常為裂紋的形式：表現(xiàn)于內(nèi)部則為晶粒粗 大或脫碳，表現(xiàn)在
性能方面則為塑性和韌性的降低。因此，為了準(zhǔn)確確定鍛件 缺陷的原因，除了必須辨明它們的形態(tài)和特征之外，
還應(yīng)注意找出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系。按產(chǎn)生缺陷的工序或過程分類鍛件缺陷按其產(chǎn)生于哪個(gè)過程來區(qū)分可分為：
原材料生產(chǎn)過程產(chǎn)生的缺陷。
一、原材料產(chǎn)生的缺陷
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缺陷名稱 |
主要特征 |
產(chǎn)生原因及的后果 |
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毛細(xì)裂紋 （發(fā)裂） |
位于鋼材表面，深約0.5-1.5mm 的毛細(xì)裂紋 |
軋制鋼材時(shí)，鋼錠的皮下氣泡被輾長(zhǎng)而 破裂形成 的。鍛前若不去掉，可能引 起鍛件裂紋 |
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結(jié)疤 |
在鋼材表面局部地方存在的一層 易剝落的薄膜，其厚度可達(dá)1.5 mm左右。鍛造時(shí)不能焊合，以 結(jié)疤形態(tài)出現(xiàn)在鍛件表面上 |
澆注時(shí)，由于鋼液飛濺而凝結(jié)在鋼錠表 面，軋制時(shí)被壓成薄臘而貼附在軋材表 面即為結(jié)疤。鍛后經(jīng)酸洗清理，結(jié)疤剝 落，鍛件表面上出現(xiàn)凹坑 |
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折縫 （折疊） |
在軋材端面上的直徑兩端出現(xiàn)方 向相反的折縫。折縫同圓弧切線 成一角度，折縫內(nèi)有氧化夾雜， 四周有脫碳 |
軋輥上型槽定徑不正確，或型槽磨損面 產(chǎn)生的毛刺在軋制時(shí)被卷成折疊 鍛前若不去掉，將殘留鍛件表面 |
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非金屬 夾雜物 |
在軋材的縱斷面上出現(xiàn)被拉長(zhǎng)了 的，或被破碎但沿縱向斷續(xù)分布 的非金屬夾雜。前者如硫化物， 后者如氧化物、脆性硅酸鹽 |
主要是由于在熔煉時(shí)，金屬與爐氣、 容器之間發(fā)生化反應(yīng)形成的；另外， 在熔煉澆注時(shí)由于耐火材料、砂子等 落入鋼液而引起 |
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層狀斷口 |
往往出現(xiàn)在鋼材的軸心部分。在 鋼材的斷口或斷面上，出現(xiàn)一些 與折斷了的石板、樹皮相似的形 貌。這種缺陷在合金鋼，特別是 鉻鎳鋼、鉻鎳鎢鋼中出現(xiàn)較多， 在碳鋼中也有發(fā)現(xiàn) |
鋼中存在非金屬夾雜物，枝晶偏析、 氣孔、疏松等缺陷，在鍛軋過程中沿 縱向被拉長(zhǎng)，使鋼材斷口呈片層狀 層狀斷口嚴(yán)重隊(duì)低鋼材橫向力學(xué)性能， 鍛造時(shí)極易沿分層破裂 |
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成分偏 析帶 |
在某些合金結(jié)構(gòu)鋼，如 40GrNiMoA，38GrMoAlA等鍛 件的縱向低倍上，沿流線方向出 現(xiàn)不同于流線的條狀或條帶狀缺 陷。缺陷區(qū)的顯微硬度與正常區(qū) 的明顯不同 |
成分偏析帶主要是由于原材生產(chǎn)過程 中合金元素發(fā)生偏析造成的 輕微的成分偏析帶對(duì)力學(xué)性能影響不 大，嚴(yán)重的偏析帶低明顯降低鍛件的 塑性和韌性 |
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亮條或 亮帶 |
在鍛件表面或鍛件加工過的表面 上，出現(xiàn)長(zhǎng)度不等的亮條。亮條 大多沿鍛件縱向分布。這種缺陷 主要出現(xiàn)在鈦合金和高溫合金鍛 件中 |
由于合金元素偏析造成。鈦合金鍛件 中的亮條，多屬低鋁低釩偏析區(qū)；高 溫合金鍛件上的亮條區(qū)，多屬鎳鉻鈷 等元素偏高 亮條的存在使材料的塑性和韌性下降 |
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碳化物 偏析級(jí) 別不合 格 |
經(jīng)常在高速鋼、高鉻冷變形模具 鋼等碳含量高的合金鋼中出現(xiàn)， 其犍點(diǎn)是在局部區(qū)域有較多的碳 化物集聚，使碳化物偏析超過了 許可的標(biāo)準(zhǔn) |
由于鋼中萊氏體共晶碳化物在開坯和 軋制時(shí)未充分破碎、均勻分開所造成 嚴(yán)重的碳化物偏析容易引起鍛件過熱、 過燒或開裂 |
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白點(diǎn) |
在鋼坯的縱向斷口上呈圓形或隨 圓形的銀白色斑點(diǎn)，在橫向斷口 上呈現(xiàn)細(xì)小的裂紋。白點(diǎn)的大小 不一，長(zhǎng)度為1-20mm或更長(zhǎng) 白點(diǎn)在合金結(jié)構(gòu)鋼中常見，在普 通碳鋼中也有發(fā)現(xiàn) |
由于鋼中含氫較多和相變時(shí)組織應(yīng)力 大引起。大型鋼坯鍛軋后冷卻較快時(shí) 容易產(chǎn)生白點(diǎn) 白點(diǎn)是隱藏在內(nèi)部的裂紋，降低鋼的 塑性和強(qiáng)度，白點(diǎn)是應(yīng)力集中點(diǎn)，在 交變載荷作用下易引疲勞裂紋 |
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縮孔殘余 |
在鍛件低倍檢查時(shí)，出現(xiàn)不規(guī)則 的皺折狀縫隙，形似裂紋，呈現(xiàn) 深褐色或灰白色；高倍檢查縮孔 殘余附近有大量非金屬夾雜物， 質(zhì)脆易剝落 |
由于鋼錠冒口部分產(chǎn)生的集中縮孔未 切除干凈，開坯和軋制時(shí)殘留在鋼坯 內(nèi)部而產(chǎn)生的 |
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鋁合金擠 壓棒材上 的粗晶環(huán) |
經(jīng)熱處理后供應(yīng)的鋁合金擠壓棒 材，在其橫斷面外層環(huán)形內(nèi)出現(xiàn) 粗大晶粒，稱粗晶環(huán)。粗晶環(huán)的 厚度，從棒材的開始擠出端至末 端是逐漸增加的 |
主要是由于鋁合金中Mn、Cr等元素以 及擠壓時(shí)金屬與擠壓筒壁之間的摩擦， 使棒材表面層變形劇烈所致 具有粗晶環(huán)的坯料，鍛造時(shí)容易開裂， 如留在鍛件上將降低零件性能 |
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鋁合金 氧化膜 |
在鍛件低倍上氧化膜沿金屬流線 分布，呈現(xiàn)黑色短線狀。在垂直 于氧化膜縱向的斷口上，氧化膜 類似撕裂分層；在平行于氧化膜 縱向的斷口上，氧化膜呈片狀或 細(xì)小密集的點(diǎn)狀 模鍛件內(nèi)的氧化膜，容易在腹板 上或分模面附近見到 |
熔煉時(shí)鋁液中沒有去除的氧化物夾雜， 在澆注過程中由表面卷入金屬液內(nèi)，在 擠壓、鍛造等變形過程中被拉長(zhǎng)、變薄 而成為氧化膜 氧化膜對(duì)鍛件縱向力學(xué)性能影響小，對(duì) 橫向，特點(diǎn)是短橫向力學(xué)齡前性能的影 響較大 按照鍛件類別和氧化膜標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較， 不合格的才報(bào)廢 |
下料產(chǎn)生的缺陷：
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切斜 |
坯料端面與坯料軸線傾斜，超過 了許可的規(guī)定值 |
剪切時(shí)棒料未壓緊造成的，切斜的坯料 鐓粗時(shí)容易彎曲、模鍛時(shí)不好定位，易 形成折疊 |
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坯料端部 彎曲并帶 毛刺 |
切料時(shí)部分金屬被帶入剪刀間隙 之間，形成尖銳的毛刺，坯料端 部有彎曲變形 |
由于剪刀片之間間隙太大，或刃口不銳 利造成有毛刺的坯料，鍛造時(shí)容易產(chǎn)生 折疊 |
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坯料端 部凹陷 或凸起 |
坯料端面中心部分金屬是拉斷 的，因而端面上出現(xiàn)凸起或凹 陷。 |
刀片之間的間隙太小，坯料中心部分金 屬不是被剪斷的而是拉斷的，使部分金 屬被拉掉。 這樣的坯料鍛造時(shí)容易產(chǎn)生折疊和裂紋 |
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端部裂紋 |
主要是在剪切大截面坯料時(shí)出 現(xiàn)，在冷態(tài)下剪切合金鋼或高 碳鋼時(shí)，也有這種裂紋 |
由于材料硬度過高、剪切時(shí)刀片上的單 位壓力太大而引起鍛造將使端部裂紋進(jìn) 一步擴(kuò)大 |
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凸芯開裂 |
車床下料時(shí)，在坯料端面上往 往留有凸芯，若未去掉，則在 鍛造時(shí)可能導(dǎo)致在凸芯周圍形 成開裂 |
由于凸世截面小、冷卻快：端面面積大、 冷卻慢、因而導(dǎo)致在凸芯周圍形成裂紋 |
鍛造過程產(chǎn)生的缺陷和熱處理過程產(chǎn)生的缺陷。按照鍛造過程中各工序的順序 還可將鍛造過程中產(chǎn)生的缺陷，
細(xì)分為以下幾類：由下料產(chǎn)生的缺陷；由加熱 產(chǎn)生的缺陷：由鍛造產(chǎn)生的缺陷：由冷卻產(chǎn)生的缺陷和由清理產(chǎn)
生的缺陷等。 不同工序可以產(chǎn)生不同形式的缺陷，但是，同一種形式的缺陷也可以來自不同 的工序。由于產(chǎn)
生鍛件缺陷的原因往往與原材料生產(chǎn)過程和鍛后熱處理有關(guān)， 因此在分析鍛件缺陷產(chǎn)生的原因時(shí)，不要孤立地
來進(jìn)行。
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