金屬流線檢查方法

1、重慶荊江汽車半軸有限公司查看金屬流線方法1. 金屬流線的定義： 1.1.金屬流線又叫鍛造流線。是熱模鍛件在型腔中流動(dòng)情況的一種檢查方法，如果流線是不正常的、亂流、回流、窩流等未按設(shè)計(jì)者的要求進(jìn)行流動(dòng)，就屬于不正常。2.金屬流線查看前準(zhǔn)備： 1.1 “使用1：1鹽酸水溶液加熱到6080度之間煮15分鐘分鐘”是熱酸蝕，還可以用冷酸蝕的辦法硝酸1份，鹽酸3份或硫酸銅100g，鹽酸和水各500ml； 1.2.想取得明顯的金屬流線主要在鍛造過(guò)程中取得，讓金屬沿著一個(gè)方向變形就是了，跟鍛造溫度，含碳量，雜質(zhì)量的關(guān)系不大不過(guò)鍛造溫度，含碳量，雜質(zhì)量對(duì)產(chǎn)品的最終產(chǎn)品性能影響較大； 1.3.看鍛造零件的金屬流線

2、，把零件切開后進(jìn)行腐蝕，然后看紋路是否有金屬流線了；沒有相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)榱骶€與鍛件的外形有關(guān)，只要和外形一致就好了。模鍛件檢查金屬的流線，一般用熱酸洗；金屬的流線是金屬在變形加工中較軟的雜質(zhì)被拉長(zhǎng)形成的線，可已經(jīng)熱酸洗后觀察。流線是金屬中的低熔點(diǎn)成分和帶狀組織偏析在軋制或擠壓時(shí)伸展而形成的。同時(shí)，鑄錠的晶粒在軋制過(guò)程中也被拉長(zhǎng)成條狀。經(jīng)過(guò)再結(jié)晶加熱過(guò)程能使長(zhǎng)條形晶粒恢復(fù)成等軸晶粒，但是由于低熔點(diǎn)成分和帶狀組織伸長(zhǎng)所形成的條紋分布仍然存在。在鋼材的縱向截面上經(jīng)拋光和酸浸后，用肉眼可以看到這種條紋狀的線條。這種宏觀組織稱為纖維組織，又稱為流線。不能認(rèn)為合理分布的流線是一種缺陷。因?yàn)閹缀跛薪?jīng)過(guò)

3、軋制、擠壓或鍛造的金屬型材、制件中都存在著流線。但是應(yīng)認(rèn)識(shí)到由于這種流線的分布，會(huì)引起在性能上各向異性反映。試驗(yàn)也表明：在鋼中順纖維方向切取的試樣機(jī)械性能要比橫纖維方向試樣的高。因此，控制流線的合理分布；了解應(yīng)力與流線分布及機(jī)械性能間的關(guān)系是至為重要的。3.塑性成形金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化 3.1.加熱時(shí)的組織和性能變化    要消除形變強(qiáng)化而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，必須對(duì)冷態(tài)下的塑性變形金屬加熱，因?yàn)榻饘偎苄宰冃魏缶w的晶格畸變，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，它雖有自發(fā)地恢復(fù)到原來(lái)穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢(shì)，但在室溫下，原子活動(dòng)能量小，不可能自行恢復(fù)到未變形前的穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)加熱后，原子活動(dòng)能

4、力增加，就能恢復(fù)到原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)，消除晶格畸變和降低殘余應(yīng)力。隨著加熱溫度的升高，再結(jié)晶過(guò)程可分為回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大三個(gè)階段。    再結(jié)晶溫度可用經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式表示如下：                 T再（k）0.4T熔 (k)    式中 T再為最低的再結(jié)晶溫度，T熔為金屬熔點(diǎn)的溫度。    （1）回復(fù) 當(dāng)加熱溫度低于T再時(shí)，晶格中的原子只

5、能作短距離擴(kuò)散，使空位與間隙原子合并，空位與位錯(cuò)發(fā)生交互作用而消失，使晶格畸變減輕，殘余應(yīng)力顯著下降。但變形金屬的顯微組織無(wú)明顯變化，仍保持流線，其力學(xué)性能變化也不大    （2）再結(jié)晶 當(dāng)加熱溫度超過(guò)T再時(shí)，在變形晶粒的晶界、滑移帶、孿晶帶等晶格嚴(yán)重畸變的區(qū)域，形成新的晶核（再結(jié)晶核心），晶核向周圍長(zhǎng)大形成新的等軸晶粒，已經(jīng)變形的晶粒逐漸消失，直到金屬內(nèi)部的變形晶粒全部為新的等軸晶粒所取代，這個(gè)過(guò)程稱為再結(jié)晶。    再結(jié)晶后形成的是無(wú)晶格畸變的、位錯(cuò)密度很低的、新的等軸晶粒。再結(jié)晶消除了變形的晶粒，消除了形變強(qiáng)化的殘余應(yīng)力，金屬又

6、恢復(fù)到塑性變形以前的力學(xué)性能。需要指出的是，再結(jié)晶只是改變了晶粒的形狀，消除了因變形而產(chǎn)生的某些晶體缺陷，再結(jié)晶沒有改變晶格的類型，再結(jié)晶不是相變過(guò)程。    再結(jié)晶過(guò)程需要一定的時(shí)間。加熱溫度越高，所需時(shí)間越少，再結(jié)晶速度越快。為了消除形變強(qiáng)化所進(jìn)行的熱處理稱為再結(jié)晶退火。再結(jié)晶退火的溫度應(yīng)比再結(jié)晶溫度高 150250oC。    （3）晶粒長(zhǎng)大 對(duì)冷塑性變形金屬進(jìn)行再結(jié)晶退火后，一般都得到細(xì)小均勻的等軸晶粒。如溫度繼續(xù)升高，或延長(zhǎng)保溫時(shí)間，則再結(jié)晶后的晶粒又會(huì)長(zhǎng)大而形成粗大晶粒，從而使金屬的強(qiáng)度、硬度和塑性降低。所以要正確選擇再結(jié)

7、晶溫度和加熱時(shí)間的長(zhǎng)短。   3. 2.金屬的冷成形、熱成形及溫成形    （1）冷成形 即坯料在回復(fù)溫度以下進(jìn)行的塑性成形過(guò)程，變形過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)形變強(qiáng)化。冷成形有利于提高金屬的強(qiáng)度和表面質(zhì)量，但變形程度不宜過(guò)大，以免產(chǎn)生裂紋。冷成形在生產(chǎn)中的應(yīng)用如冷軋、冷鍛、冷沖壓、冷拔等，常用于制造半成品或成品。    （2）熱成形 即金屬在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性成形過(guò)程，變形過(guò)程中既有加工硬化又有再結(jié)晶，且硬化被再結(jié)晶完全消除，獲得綜合力學(xué)性能良好的再結(jié)晶組織。若加熱溫度過(guò)高或保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，晶粒還會(huì)聚合長(zhǎng)大，使力

8、學(xué)性能降低，稱為二次再結(jié)晶，在生產(chǎn)中應(yīng)予避免。低碳鋼熱軋前后組織的變化情況如圖4.1.8所示。熱成形變形力小，變形程度大，在生產(chǎn)中應(yīng)用更廣泛，如熱軋前后組織的變化情況如圖4.1.8所示。熱成形變形力小，變形程度大，在生產(chǎn)中應(yīng)用更廣泛，如熱軋、熱鍛、熱沖壓、熱拔等，常用于毛坯或半成品的制造。    （3）溫成形 即金屬在高于回復(fù)溫度和低于再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的塑性成形過(guò)程，變形過(guò)程中有形變強(qiáng)化和回復(fù)現(xiàn)象，但無(wú)再結(jié)晶，硬化只得到部分消除。溫成形較之冷成形可降低變形力且利于提高金屬塑性，較之熱成形可降低能耗且減少加熱缺陷，適用于強(qiáng)度較高、塑性較差的金屬，在生產(chǎn)中的應(yīng)用如

9、溫鍛、溫?cái)D壓、溫拉拔等，用于尺寸較大、材料強(qiáng)度較高的零件或半成品制造。    簡(jiǎn)而言之，金屬在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的塑性變形稱為冷態(tài)塑性變形，在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性變形稱為熱態(tài)塑性變形，在鍛壓生產(chǎn)中，進(jìn)行冷塑性變形又稱冷加工，進(jìn)行熱塑性變形又稱熱加工。顯然，冷、熱加工不是以一個(gè)固定的溫度界限來(lái)區(qū)分的，而是隨材料不同而變化。例如，鎢的最低再結(jié)晶溫度約為1200，所以鎢即使在稍低于1200的高溫下塑性變形仍屬于冷加工；而錫的最低再結(jié)晶溫度約為-7，所以錫即使在室溫下塑性變形也屬于熱加工。3.鍛造比與鍛造流線    （1）鍛造比 即鍛造時(shí)

10、變形程度的一種表示方法，通常用變形前后的截面比、長(zhǎng)度比或高度比來(lái)表示。例如：    拔長(zhǎng)時(shí)：y=A0/A=L/L0 鐓粗時(shí)：y= A0/A=H0/H    式中y棗鍛造比；A0、A棗毛坯變形前后截面積；L0、L棗毛坯變形前、后的長(zhǎng)度；H0、H棗毛坯變形前、后的高度。    在鍛造過(guò)程中，在一定的范圍內(nèi)隨著鍛造比的增加，金屬的力學(xué)性能顯著提高，這是由于組織致密程度和晶粒細(xì)化程度提高所致。結(jié)構(gòu)鋼鋼錠的鍛造比一般為24，各類鋼坯和軋材的鍛造比一般為1.11.3。    （2）鍛造流

11、線 鍛造時(shí)熱塑性成形時(shí)形成纖維組織（或稱為流線），當(dāng)達(dá)到一定的鍛造比后，流線明顯改變，沿鍛件的輪廓連續(xù)分布，使鍛件的性能發(fā)生改變，沿流線縱向上的力學(xué)性能顯著高于流線橫向，如圖4.1.9所示。因此，熱塑性成形時(shí)應(yīng)力求使工件上的鍛造流線分布合理。圖4.1.10a所示的鍛造曲軸的流線分布較合理，工作時(shí)的最大正應(yīng)力方向與流線方向一致，切應(yīng)力方向與流線方向垂直，且流線沿零件輪廓分布而不被切斷。圖4.1.10b所示，塑性成形的原材料，未經(jīng)鍛造，而直接經(jīng)切削成形的曲軸，其流線被切斷，易沿軸肩產(chǎn)生裂紋。      1-縱向性能 2-橫向性能 

12、0; (a)鍛造成形 (b)切削成形 4.1.9 金屬熱成形時(shí)力學(xué)性能  1-軸肩 2-裂紋與形變強(qiáng)度的關(guān)系                 4.1.10曲軸流線分布示意圖 4.1.4 金屬的塑性成形工藝基礎(chǔ) 1.塑性成形的基本生產(chǎn)方式    金屬壓力加工的種類很多。按照成形特點(diǎn)，壓力加工分為軋制、拉拔、擠壓、鍛造（自由鍛和模鍛）和沖壓五大類。每類又包括多種加工方法，形成各自的

13、工藝特點(diǎn)。    （1）軋制 是指金屬坯料在兩個(gè)回轉(zhuǎn)軋輥的孔隙中受壓變形，以獲得各種產(chǎn)品的加工方法，軋制生產(chǎn)所用的坯料主要是金屬錠。坯料在軋制過(guò)程中，靠摩擦力通過(guò)軋輥孔隙而受壓變形，結(jié)果坯料的截面減少，長(zhǎng)度增加。    合理設(shè)計(jì)軋輥上的各種不同的孔型（與產(chǎn)品截面輪廓相似），可以軋制出各種不同的原材料，如鋼板、型材和無(wú)縫管材等，也可以直接軋制出毛坯或零件。    （2）擠壓 是指金屬坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出?？锥冃蔚募庸し椒?，擠壓過(guò)程中，金屬坯料的截面依照?？椎男螤钭兓?。擠壓可以獲得各種復(fù)雜截面的型材或零

14、件，適用于加工低碳鋼、非鐵金屬及其合金。如采取適當(dāng)?shù)墓に嚧胧?，還可以對(duì)合金鋼和難熔合金進(jìn)行擠壓生產(chǎn)。    （3）拉拔 是指將金屬坯料拉過(guò)拉拔模的?？锥冃蔚募庸し椒?，拉拔模?？椎慕孛嫘螤詈褪褂眯阅艿暮脡膶?duì)產(chǎn)品有決定性影響。拉拔模?？自诠ぷ髦惺艿綇?qiáng)烈摩擦作用，為保持其幾何形狀的準(zhǔn)確性和使用的長(zhǎng)久性，應(yīng)選用耐磨的硬質(zhì)合金或其它耐磨材料來(lái)制造。    拉拔生產(chǎn)主要用來(lái)制造各種線材、薄壁管和各種特殊幾何形狀的型材如電纜等。多數(shù)情況下是在冷態(tài)下進(jìn)行拉拔加工，所得到的產(chǎn)品具有較高的尺寸精度和較小的表面粗糙度值，故拉拔常用于軋制件的再加工，以提高

15、產(chǎn)品質(zhì)量。大多數(shù)鋼和大多數(shù)非鐵金屬及其合金都可以經(jīng)拉拔成形。    （4）自由鍛和模鍛 自由鍛是指金屬坯料在上下砧鐵間受沖擊力或壓力而變形的成形方法，模鍛是指金屬坯料在具有一定形狀的鍛模模膛內(nèi)受沖擊力或壓力而變形的成形方法，鍛造適宜于間歇生產(chǎn)，適于機(jī)器零件或坯料的生產(chǎn)，屬體積成形，凡承受重載荷的機(jī)器零件，如機(jī)器的主軸、重要齒輪、連桿、炮管和槍管等，通常需采用鍛件作毛坯，再經(jīng)切削加工而制成。    （5）板料沖壓 板料沖壓是指金屬板料在沖模之間受壓力產(chǎn)生分離或變形的加工方法，沖壓屬于板料成形。板料沖壓廣泛用于汽車制造、電器、儀表及日用品

16、工業(yè)等方面。    壓力加工按成形時(shí)的受力和變形方式分類列于表4.1.1。表4.1.1 塑性成形的基本生產(chǎn)方式 用途加工方法典型示例各種加工方法示例型材制造軋制厚板軋制         薄板軋制 棒料軋制 無(wú)縫鋼管軋制 H型鋼軋制擠壓棒料正擠壓      管材正擠壓   反擠壓    靜水壓擠壓拉拔棒、線材拉拔          

17、;  管材芯棒拉拔 管材浮塞拉拔 管材無(wú)芯棒拉拔餅塊類零件成形自由鍛鐓粗    局部鐓粗 拔長(zhǎng) 局部壓肩拔長(zhǎng) 徑向鍛造模鍛半封閉式模鍛          開式模鍛  反擠壓模鍛   正擠壓模鍛   閉式模鍛回轉(zhuǎn)鍛造滾軋輥鍛      鍥橫孔   擺動(dòng)輾壓粉末成形壓粉液壓成形板材及管材成形拉深圓筒拉深二次拉深   反拉深    橡

18、膠成形拉深成形           拉張-拉深成形   液壓成形   爆炸成形 電磁成形彎曲折彎   彎曲    卷彎 填芯彎管 輥壓彎曲 滾壓成形旋壓旋壓     變薄旋壓     管徑變薄旋壓分離分離加工剪切      剝皮     剁切   &

19、#160; 修切接合接合加工鍛接      雙層壓延        咬口整形整形加工軋壓矯正        拉伸矯正      網(wǎng)紋模矯正     加熱矯正表面加工表面加工液壓加工       噴丸硬化      清除氧

20、化皮2.金屬的塑性成形性    材料的塑性成形性是材料經(jīng)過(guò)塑性變形不產(chǎn)生裂紋和破裂以獲得所需形狀的加工性能。其中，材料在鍛造過(guò)程中經(jīng)受塑性變形而不開裂的能力稱為鍛造性能。材料的塑性成形性常用塑性和變形抗力綜合衡量，通常材料的塑性越好，變形抗力越低，則塑性成形性越好。材料的塑性成形性取決于材料的本質(zhì)和變形條件兩方面的因素。    （1）材料本質(zhì)的影響 材料本質(zhì)方面的影響因素有化學(xué)成分和金屬組織等。    1) 化學(xué)成分 一般情況下，純金屬的塑性成形性優(yōu)于合金，且鋼中合金元素含量越多，塑性成形性越差。合金元素

21、易引起固溶強(qiáng)化或形成硬、脆的碳化物，如硫易使鋼產(chǎn)生熱脆，磷易使鋼產(chǎn)生冷脆，都會(huì)使鋼的塑性成形性降低。    2) 金屬組織 同樣的化學(xué)成分，固溶體組織的塑性成形性優(yōu)于機(jī)械混合物，細(xì)晶組織的塑性成形性優(yōu)于粗晶組織，熱成形組織的塑性成形性優(yōu)于冷成形組織和鑄態(tài)組織。    （2）變形條件的影響 變形條件方面的影響因素有變形溫度、應(yīng)變速率和應(yīng)力狀態(tài)等。    1) 變形溫度 一般隨著變形溫度的提高，金屬的塑性成形性提高，如圖4.1.11這是由于原子的熱運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，有利于滑移變形和再結(jié)晶。但過(guò)高的變形溫度會(huì)使金屬的加

22、熱缺陷和燒損增多，甚至使工件報(bào)廢。    2) 應(yīng)變速率 應(yīng)變速率又稱應(yīng)變速度，是應(yīng)變相對(duì)于時(shí)間的變化率（單位為S-1）。應(yīng)變速率對(duì)金屬成形性的影響如圖 4.1.12所示。普通鍛錘上鍛造時(shí)，金屬的應(yīng)變速率接近圖中c值，成形性差。當(dāng)應(yīng)變速率低于c時(shí)，應(yīng)變速率越小，金屬的塑性成形性越好，這是由于形變速度減慢，熱成形時(shí)易被再結(jié)晶消除所致，故塑性差的金屬宜采用壓力機(jī)成形。當(dāng)應(yīng)變速率高于c時(shí)，應(yīng)變速率越大，金屬的塑性成形性越好，這是由于塑性變形過(guò)程中，變形能量轉(zhuǎn)化的熱能來(lái)不及傳出，使金屬溫度上升所致，故強(qiáng)度高、塑性低、形狀復(fù)雜的零件宜采用高速錘鍛造、爆炸成形等應(yīng)變速率高的加工方法。高速錘是在短時(shí)間內(nèi)釋放高能量而使金屬成形的一種鍛錘，打擊速度為20ms左右。但應(yīng)變速率不宜過(guò)高，以防金屬產(chǎn)生過(guò)燒缺陷。