金屬熱加工后組織

1、三、熱加工后的組織性能（一）、改善鑄錠組織 金屬材料在高溫下的變形抗力，塑性好，因此熱加工時(shí)容易變形，變形量大，可使一些在室溫下不能進(jìn)行壓力加工的金屬材料（如鈦、鎂、鎢鉬等）在高溫下進(jìn)行加工。通過熱加工，使鑄錠中的組織缺陷得到明顯改善，如氣泡焊接、縮松壓實(shí)，使金屬材料的致密度增加。（一）、改善鑄錠組織 鑄態(tài)時(shí)粗大的柱狀晶通過熱加工后一般都能變細(xì)，某些合金鋼中大快車碳化物初晶可被打碎并較均勻分布。由于在高溫和壓力作用下擴(kuò)散速度快，擴(kuò)散距離減小，因而偏析可被部分消除，使成分比較均勻。這些變化使材料的力學(xué)性能有明顯的提高。（表7-2）（一）、改善鑄錠組織（二）纖維組織 再熱加工個(gè)過程中，鑄錠的粗大枝

2、晶和各種夾雜物都要沿變形方向伸長(zhǎng)，這樣就使枝晶間富集的雜質(zhì)和非金屬夾雜物的走向逐漸與變形方向一致，一些脆性雜質(zhì)如氧化物、碳化物、氮化物等破碎成鏈狀，塑性的夾雜物如MnS等則變成條帶狀、線狀或片成狀，在宏觀試樣上沿著變形方向成一條條細(xì)線，這就是熱加工工中的流線。由一條條流線勾劃出來的組織，叫做纖維組織。 纖維組織的出現(xiàn)，將使 鋼的力學(xué)性能呈現(xiàn)各向異性。右圖所示為兩種不同纖維分布的拖鉤，顯然a的分布狀況是正確的，b是錯(cuò)誤的。（二）纖維組織（二）纖維組織 疲勞性能、耐腐蝕性能、機(jī)械加工性能和線脹系數(shù)等，均有顯著的差別。為此，在制訂工件的熱加工工藝時(shí)，必須合理的控制流線的分布狀態(tài)，盡量使流線與應(yīng)力方向

3、一致。對(duì)所受應(yīng)力狀態(tài)比較簡(jiǎn)單的零件，如曲軸，吊鉤、扭力軸、齒輪、葉片等，盡量使流線分布形態(tài)與零件的幾何外形一致。（二）纖維組織 沿著流線方向具有較高的力學(xué)性能，垂直于流線方向的性能則較低，特別是塑性和韌性表現(xiàn)得更為明顯。（表7-3） 表7-3 45鋼的熱力學(xué)性能與測(cè)定方向的關(guān)系測(cè)定方測(cè)定方向向bMPa0.2MPa（%） （%）kJcm-2縱向縱向71547017.562.853.6橫向橫向67244010.031.024（二）纖維組織 對(duì)于在腐蝕介質(zhì)中工作的零件，不應(yīng)使流線在零件表面露頭。如果零件的尺寸精度要求很高， 再配合表面有流線露頭時(shí)，將影響機(jī)械加工時(shí)的表面粗糙度和尺寸精度。近年來，我國(guó)

4、廣泛采用“全纖維鍛造工藝”生產(chǎn)高速曲軸，流線與曲軸外形完全一致，其疲勞性能比機(jī)械加工的提高30%以上。（三）帶狀組織 復(fù)相合金中的各個(gè)相，在熱加工時(shí)沿著變形方向交替德呈帶狀分布，這種組織稱為帶狀組織， 在經(jīng)過壓延的金屬材料中經(jīng)常出現(xiàn)這種組織但不同材料中產(chǎn)生帶狀組織的原因不完全一樣。 一種是在鑄錠中存在著偏析和夾雜物，壓延時(shí) 偏析區(qū)和夾雜物沿變形區(qū)伸長(zhǎng)成帶狀分布，冷卻時(shí)即形成帶狀組織。（三）帶狀組織 例如在含磷偏高的亞共析鋼內(nèi)，鑄態(tài)時(shí)樹枝晶 間富磷貧碳，即使經(jīng)過熱加工也難以消除，它們沿著金屬變形方向被延伸拉長(zhǎng)，當(dāng)奧氏體冷卻到析出先共析鐵素體的溫度時(shí)，先共析鐵素體就在這種富磷貧碳的區(qū)域形核并長(zhǎng)大，

5、形成鐵素體帶，而鐵素體兩側(cè)的富碳區(qū)域則隨后轉(zhuǎn)變成珠光體帶。若夾雜物被加工拉成帶狀，先共析鐵素體通常依附于它們之上而析出，也會(huì)形成帶狀組織。圖7-30為熱軋低碳鋼板的帶狀組織（三）帶狀組織 形成帶狀組織的另一種原因，是材料在壓延時(shí) 呈現(xiàn)兩相組織，例如碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏下限的 12Cr13（c=0.15%、Cr=11.50%-13.50%）鋼，在熱加工時(shí)由奧氏體和碳化物組成，壓延后奧氏體和碳化物都延長(zhǎng)成帶，奧氏體經(jīng)共析轉(zhuǎn)變后形成珠光體。（三）帶狀組織又如Cr12鋼，在熱加工時(shí)由奧氏體和碳化物組成，壓延后碳化物即成帶狀分布（圖7-31）（三）帶狀組織 帶狀組織使金屬材料的力學(xué)性能產(chǎn)生方向性， 特別是橫向

6、塑性和韌性明顯降低，并使材料的 切削性能惡化。對(duì)于在高溫下能獲得單相組織 的材料，帶狀組織有時(shí)可用正火處理來消除， 需用高溫均勻化退火及隨后的正火處理來改善。（四）晶粒大小 正常的熱加工一般可使晶粒細(xì)化。但是晶粒能否細(xì)化取決于變形量、熱加工溫度尤其是終鍛（軋）溫度及鍛后冷卻等因素。一般認(rèn)為，增大變形量，有利于獲得細(xì)晶粒，當(dāng)鑄錠的晶粒十分粗大時(shí)，只有足夠大的變形量才能使晶粒細(xì)化。（四）晶粒大小 特別注意不要在臨界變形度范圍內(nèi)加工，否則會(huì)得到粗大的晶粒組織。變形度不均勻，則熱加工后的晶粒大小往往也不均勻。當(dāng)變形量很大（大于90%），且變形溫度很高時(shí)，易于引起二次再結(jié)晶，得到異常粗大的晶粒組織。終鍛溫度如超過再結(jié)晶溫度過多，且鍛后冷卻速度過慢，會(huì)造成晶粒粗大。（四）晶粒大小 終鍛溫度如過低，又會(huì)造成加工硬化及殘留應(yīng)力。因此，對(duì)于無相變的合金或者加工后不再進(jìn)行熱處理的鋼件，應(yīng)對(duì)熱加工過程，特別是終鍛溫度、變