锻件缺陷的主要特征及其产生的主要原因

引发锻件缺陷的主要原因一、原材料的主要缺陷及其引起的锻件缺陷锻造用的原材料为铸锭、轧材、挤材及锻坯。

而轧材、挤材及锻坯分别是铸锭经轧制、挤压及锻造加工成的半成品。

一般情况下，铸锭的内部缺陷或表面缺陷的出现有时是不可避免的。

例如，内部的成分与组织偏析等。

原材料存在的各种缺陷，不仅会影响锻件的成形，而且将影响锻件的最终质量。

由原材料的缺陷造成的锻件缺陷通常有：1.表面裂纹表面裂纹多发生在轧制棒材和锻制棒材上，一般呈直线形状，和轧制或锻造的主变形方向一致。

造成这种缺陷的原因很多，例如钢锭内的皮下气泡在轧制时一面沿变形方向伸长，一面暴露到表面上和向内部深处发展。

又如在轧制时，坯料的表面如被划伤，冷却时将造成应力集中，从而可能沿划痕开裂等等。

这种裂纹若在锻造前不去掉，锻造时便可能扩展引起锻件裂纹。

一般表现更多为轴向裂纹。

2.折叠折叠形成的原因是当金属坯料在轧制过程中，由于轧辊上的型槽定径不正确，或因型槽磨损面产生的毛刺在轧制时被卷入，形成和材料表面成一定倾角的折缝。

对钢材，折缝内有氧化铁夹杂，四周有脱碳。

折叠若在锻造前不去掉，可能引起锻件折叠或开裂。

3.层状断口层状断口的特征是其断口或断面与折断了的石板、树皮很相似。

层状断口多发生在合金钢（铬镍钢、铬镍钨钢等），碳钢中也有发现。

这种缺陷的产生是由于钢中存在的非金属夹杂物、枝晶偏析以及气孔疏松等缺陷，在锻、轧过程中沿轧制方向被拉长，使钢材呈片层状。

如果杂质过多，锻造就有分层破裂的危险。

层状断口越严重，钢的塑性、韧性越差，尤其是横向力学性能很低，所以钢材如具有明显的层片状缺陷是不合格的。

4.亮线（亮区）亮线是在纵向断口上呈现结晶发亮的有反射能力的细条线，多数贯穿整个断口，大多数产生在轴心部分。

亮线主要是由于合金偏析造成的。

轻微的亮线对力学性能影响不大，严重的亮线将明显降低材料的塑性和韧性。

5.非金属夹杂非金属夹杂物主要是熔炼或浇铸的钢水冷却过程中由于成分之间或金属与炉气、容器之间的化学反应形成的。

通常用卡钳或游标卡尺测量，若生产批量大，可用带有扇形刻度的外卡钳来测量。 4．锻件圆柱形与圆角半径检验
可用半径样板或外半径、内半径极限样板测量。
5．锻件上角度的检验 锻件上的倾斜角度，可用测角器来测量。 6．锻件孔径检测 （1）如果孔没有斜度，则用游标尺测量，也可用卡钳来测量。 （2）如果孔有斜度，生产批量又大，则可用极限塞规测量。 （3）如果孔径很大，则可用大刻度的游标卡尺，或用样板检验。 7．锻件错位检验 （1）如果锻件上端面高出分模面且有 7-10 度的出模斜度，或者分模面的位置在锻件本体 中间，即可在切边前观察到锻件是否有错位。 （2）如错位不易观察到，则可将锻件下半部固定，对上半部进行划线检验，或者用专用 样板检验。 （3）横截面为圆形的锻件，可用游标卡尺测量分模线的直径误差。 8．锻件挠度直径检验 （1）对于等截面的长轴类锻件，在平板上，慢漫地反复旋转锻件。即可测出轴线的最大 挠度。 （2）将锻件两端支放在专门数据的 V 形块或滚棒上，旋转锻件，通过仪表即可测出锻件 两支点间的最大挠度值。
质量检验内容包括两部分： 1.锻件等级及检验项目（见表 1）。 2.试验方法标准（见表 2）。
表1
锻件几何形状与尺寸的检验 1． 锻件长度尺寸检验
可用直尺、卡钳、卡尺或游标卡尺等通用量具进行测量。 2． 锻件高度（或横向尺寸）与直径检验
一般情况用卡钳或游标卡尺测量，如批量大，可用专用极限卡板测量。 3． 锻件厚度检验
金钢和中合金钢的质量，一般不用于高合金钢。 3．高倍检验 锻件的高倍检验，就是在各种显微镜下检验锻件内部（或断口上）组织状态与微观缺陷。高 倍检验应用的显微镜有以下三种： （1）普通金相显微镜其有效放大倍率一般在 2000 倍以下，分辨极限最小为 2000A。 （2）透射式电子显微镜分辨率可达 0.4-0.8nm，放大倍率可达几十万位。 （3）扫描电子显微镜放大倍数可以从几低倍到高倍（由二十几倍到十几万倍）连续变化，分 辨率一般为 20nm，好一些的可达 10nm。 试样切取后，按顺序极限粗磨-细磨一抛光-浸蚀，最后在显微镜下检查。

1锻造概述1.1锻造利用冲击力或静压力使加热后的坯料在锻压设备上、下砧之间产生塑性变形，以获得所需尺寸、形状和质量的锻件加工方法称为锻造。

常用的锻造方法为自由锻、模锻、胎模锻。

1.2自由锻利用冲击力或静压力使经过加热的金属在锻压设备的上、下砧间向四周自由流动产生塑性变形，获得所需锻件的加工方法称为自由锻。

自由锻分为手工锻造和机器锻造两种。

手工锻造只能生产小型锻件，机器锻造是自由锻。

1.3锻造特点1.3.1自由锻造所用工具和设备简单，通用性好，成本低。

同铸造毛坯相比，自由锻消除了缩孔、缩松、气孔等缺陷，使毛坯具有更高的力学性能。

锻件形状简单，操作灵活。

1.3.2锻件和铸件相比锻件的优点1.3.2.1金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。

铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。

1.3.2.2铸件的力学性能低于同材质的锻件力学性能。

此外，锻造加工能保证金属纤维组织的连续性，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整，可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命采用精密模锻、冷挤压、温挤压等工艺生产的锻件，都是铸件所无法比拟的。

1.3.2.3锻件是金属被施加压力，通过塑性变形塑造要求的形状或合适的压缩力的物件。

这种力量典型的通过使用铁锤或压力来实现。

铸件过程建造了精致的颗粒结构，并改进了金属的物理属性。

在零部件的现实使用中，一个正确的设计能使颗粒流在主压力的方向。

铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件，即把冶炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经落砂、清理和后处理等，所得到的具有一定形状，尺寸和性能的物件。

因此，它在重型机器及重要零件的制造上有特别重要的意义。

1.4应用领域自由锻造是靠人工操作来控制锻件的形状和尺寸的，所以锻件精度低，加工余量大，劳动强度大，生产率也不高，因此它主要应用于单件、小批量生产。

锻件的常见缺陷及原因分析(2007/07/05 10:58)锻件的缺陷很多，产生的原因也多种多样，有锻造工艺不良造成的，有原材料的原因，有模具设计不合理所致等等。

尤其是少无切削加工的精密锻件，更是难以做到完全控制。

1.大晶粒大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。

铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒，晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降。

2.晶粒不均匀晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。

产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大。

耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。

晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。

3.冷硬现象变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。

这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。

严重的冷硬现象可能引起锻裂。

4.裂纹裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。

裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。

如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料允许的塑性指针等，则在镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。

5.龟裂龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。

在锻件成形中受拉应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。

引起龟裂的内因可能是多方面的：①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。

②高温长时间加热时，钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。

③燃料含硫量过高，有硫渗人钢料表面。