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技術資料

影響模鍛件質量的主要因素

發布時間:2017-3-5

正確認識影響模鍛件質量的主要因素,對于模鍛產品的采購及使用具有非常重要的意義

 1.原材料缺陷
  如鋼錠或鋼材存在殘余的縮孔、氣泡、疏松、夾雜等,可能導致鍛件開裂。冶金原因引起的鍛造裂紋,其高倍檢驗特征,經常是伴有大量的氧化物、硫化物、硅酸鹽等夾雜。高碳、高合金鋼的原材料,容易存在嚴重的碳化物等第二相偏析,如果鍛造時未能予以擊碎并使其分布均勻,則會降低鍛件的力學性能,熱處理時可能導致鍛件開裂或畸變。原材料表面若存在刮傷、結疤、折疊、發裂都會給鍛件帶來缺陷。因此,在模鍛生產中必須對原材料進行檢驗。
 2.加熱規范
  鍛造大型模鍛件、合金鋼模鍛件時,若加熱速度太快,內外層溫差大,因溫度應力和組織應力將導致中心部分裂紋。
  加熱溫度過高、保溫時間較長引起輕微過熱時,將產生有光澤、呈結晶狀、沿晶斷裂的粗晶斷口。輕微過熱的粗大晶粒可以通過退火或正火處理,經過重結晶加以糾正。嚴重過熱時,將產生萘狀斷口或石狀斷口。萘狀斷口的特征是呈現魚鱗狀的亮點,穿晶斷裂;萘狀斷口的產生原因,是粗大的奧氏體晶粒形成晶內織構,穩定性極高,在冷卻過程中轉變為鐵素體時,仍會保留織構的特征。石狀斷口有明顯粗晶,表面無金屬光澤,色灰暗,沿晶斷裂;石狀斷口的產生原因,是過熱溫度下非金屬夾雜溶解度增大,而在冷卻過程中,非金屬夾雜又從過飽和的粗大奧氏體中析出,包圍奧氏體晶粒形成脆性晶殼。過熱嚴重的鍛坯,其力學性能極差。萘狀斷口可以通過高溫正火,消除晶內織構,而石狀斷口難以用熱處理方法糾正,模鍛件成形后,一旦發現石狀斷口就無可挽救。
  鍛造加熱溫度低,未熱透時,可能產生穿晶擴展的裂紋,尾端尖銳,無后續加熱工序時,裂紋表面無氧化脫碳現象。
  對于合金結構鋼,如果終鍛溫度過高,終鍛后奧氏體仍將繼續長大,乃至超過原來的晶粒度。斷口檢驗可以看到粗晶斷口,高倍觀察則出現魏氏組織。如果終鍛溫度過低,鋼處于雙相區,夾雜沿毛坯主變形方向分布,從奧氏體中析出的鐵素體優先附著在夾雜表面,形成帶狀組織。魏氏組織和帶狀組織使鍛件的力學性能下降,尤其是沖擊韌性的下降更為明顯。為了細化晶粒、改善組織、提高力學性能,對于具有此類組織的鋼材,必須經過完全退火使之產生重結晶。
 3.模鍛工藝
  采用不同的模鍛變形方式,例如開式模鍛、閉式模鍛、擠壓、頂鐓、高速模鍛、輥軋等,其實質就是通過相應的模鍛設備和模具,對毛坯施加不同形式的熱學、力學條件,使其產生不同的物理場和組織性能演變過程。同一個鍛件,變形方式的選擇是否合理或最優,則模鍛件的質量有很大不同,錯誤的選擇可能使成形過程不能實現,不甚合理的選擇則會使成形困難,容易出現諸多的質量缺陷。
  變形溫度、變形速度、變形程度這些模鍛工藝參數,顯然直接關系到模鍛件質量。例如對于鑄錠或某些材料,需要通過變形來壓實組織、細化晶粒,如果模鍛變形量小,則不能得到預期的效果;某些有色金屬,特別是高強鋁合金、鎂合金等,要求小的變形速度和適當的變形程度,并適宜在壓力機上成形,這樣有助于避免產生裂紋。
  模鍛件質量還與鍛件設計、鍛模設計有關。加工余量和鍛造公差的選擇要從實際出發,規定過小時,由于表面缺陷和尺寸誤差,機械加工后很容易造成廢品;鍛件的分模面、模鍛條腹、圓角半徑、連皮尺寸和飛邊結構等設計是否合適,都會影響金屬的流動充填質量;忽視設置鎖扣時,會因上下模錯移導致鍛件尺寸超差。此外,鍛模的安裝緊固、預熱、冷卻潤都應遵守規范,并隨時檢查、及時糾正違章現象。
  模鍛生產中的每一個環節都會對鍛件的質量產生不可忽視的影響。

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