各種缺陷的分析及產(chǎn)生原因

1、鍛造成形過程中的缺陷及其防止方法一、鋼錠的缺陷 鋼錠有下列主要的缺陷：（1）縮孔和疏松 鋼錠中縮孔和疏松是不可避免的缺陷，但它們出現(xiàn)的部位可以控制。鋼錠中頂端的保溫冒口，造成鋼液緩慢冷卻和最后凝固的條件，一方面使錠身可以得到冒口中鋼液的補縮，另一方面使縮孔和疏松集中于此處，以便鍛造時切除。（2）偏析 鋼錠中各部分化學成分的不均勻性稱為偏析。偏析分為枝晶偏析和區(qū)域偏析兩種，前者可以通過鍛造以及鍛后熱處理得到消除，后者只能通過鍛造來減輕其影響，使雜質(zhì)分散，使顯微孔隙和疏松焊和。（3）夾雜 不溶于金屬基體的非金屬化合物稱為夾雜。常見的夾雜如硫化物、氧化物、硅酸鹽等。夾雜使鋼錠鍛造性能變化，例如當晶界

2、處低熔點夾雜過多時，鋼錠鍛造時會因熱脆而鍛裂。夾雜無法消除，但可以通過適當?shù)腻懺旃に嚰右云扑椋蚴姑芗膴A雜分散，可以在一定程度上改善夾雜對鍛件質(zhì)量的影響。（4）氣體 鋼液中溶解有大量氣體，但在凝固過程中不可能完全析出，以不同形式殘存在鋼錠內(nèi)部。例如氧與氮以氧化物、氮化物存在，成為鋼錠中夾雜。氫是鋼中危害最大的氣體，它會引起“氫脆”，使鋼的塑性顯著下降；或在大型鍛件中造成“白點”，使鍛件報廢。（5）穿晶 當鋼液澆注溫度較高，鋼錠冷卻速度較大時，鋼錠中柱狀晶會得到充分的發(fā)展，在某些情況下甚至整個截面都形成柱狀晶粒，這種組織稱為穿晶。在柱狀晶交界處（如方鋼錠橫截面對角線上），常聚集有易熔夾雜，形成

3、“弱面”，鍛造時易于沿這些面破裂。在高合金鋼錠中容易遇到這種缺陷。（6）裂紋由于澆注工藝或鋼錠模具設計不當，鋼錠表面會產(chǎn)生裂紋。鍛造前應將裂紋消除，否則鍛造時由于裂紋的發(fā)展導致鍛件報廢。（7）濺疤 當鋼錠用上注法澆注時，鋼液沖擊鋼錠模底而飛濺到鋼錠模壁上，這些附著的濺沫最后不能和鋼錠凝固成一體，便成濺疤。濺疤鍛造前必須鏟除，否則會形成表面夾層。二、軋制或鍛制的鋼材中的缺陷軋制或鍛制的鋼材中往往存在如下缺陷：（1）裂紋和發(fā)裂裂紋是由于鋼錠缺陷未清除，經(jīng)過軋制或鍛造使之進一步發(fā)展造成的。由于軋制或鍛造的工藝規(guī)范不當，在鋼材內(nèi)引起很大的內(nèi)應力，也會造成裂紋。斷面大、合金元素多的鋼材容易產(chǎn)生裂紋。發(fā)裂

4、是深度為0.501.50mm的發(fā)狀裂紋，它是軋制或鍛造時由于鋼錠皮下氣泡沿變形方向被拉長或夾雜物沿變形方向伸長而形成。發(fā)裂一般需經(jīng)酸洗后才能發(fā)現(xiàn)。（2）傷痕和折疊傷痕是鋼材表面上深約0.20.30mm的擦傷、劃傷細痕。折疊一般由于軋制或鍛造工藝不當造成。（3）非金屬夾雜和疏松鋼材中的非金屬夾雜是直接由鋼錠中的非金屬夾雜物保留下來的。鋼材鍛造變形時，夾雜物聚集的部位會形成裂紋。鋼錠中的疏松，由于軋制工藝不當，仍會在鋼材中保留下來。（4）白點含氫量高的大鋼錠，軋制或鍛造后由于冷卻工藝不當，內(nèi)部過飽和的氫原子析出聚集在疏松等間隙中成為氫分子，造成巨大的壓力，并與鋼相變時的組織應力相疊加，使鋼材內(nèi)部產(chǎn)

5、生許多細小裂紋，即為“白點”。但“白點”僅出現(xiàn)在對“白點”敏感性較強的鋼種上，例如40CrNi、35CrMo、GCr15等牌號的鋼。裂紋、發(fā)裂、傷痕和折疊是表面缺陷，這些缺陷在鍛造變形時會進一步發(fā)展，使鍛件報廢，故事先必須清除。非金屬夾雜、疏松和“白點”等是內(nèi)部缺陷，有這方面缺陷的鋼材根本不能使用。加熱過程中的缺陷及其防止方法金屬在鍛造加熱過程中可能產(chǎn)生的缺陷有氧化、脫碳、過熱、過燒和開裂等。正確的加熱應盡量減少或根本防止這些缺陷的產(chǎn)生。一、氧化氧化是金屬加熱時爐氣中的氧化性氣體（如O2、CO2、H2O、SO2）與金屬發(fā)生化學反應，在金屬表面形成氧化皮的現(xiàn)象。1、氧化皮的形成過程鋼材表層的鐵以

6、離子狀態(tài)由里向外表面擴散，而氧化性氣體中的氧以原子狀態(tài)由鋼材外表面經(jīng)吸附后向里層擴散。氧化皮分為三層，如圖17.1所示。其最外層是含氧較高的Fe2O3，約占氧化皮厚度的10%；中間層是粗大顆粒的Fe3O4，約占氧化皮厚度的50%；最里層是含氧較低的FeO，約占氧化皮厚度的40%。圖17.1 氧化皮形成過程示意圖由于氧化皮的膨脹系數(shù)和鋼材不同，因此較易脫落；同時氧化皮的熔點（13001350）較低，高溫時易熔化。氧化皮的脫落和熔化，使新暴露的鋼料表面繼續(xù)氧化，增加金屬的損耗。2、氧化皮的危害（1）它直接造成了金屬的損耗（稱為火耗）；（2）降低模鍛件的表面質(zhì)量；（3）鍛件表面附著氧化皮，熱處理時導

7、致鍛件組織和性能的不均勻；（4）氧化皮的硬度較高，模鍛時會加速鍛模型腔的磨損，機加工時會加速刀具的損壞；（5）氧化皮呈堿性，脫落在加熱爐的爐膛內(nèi)會和酸性的耐火材料起化學反應，縮短加熱爐壽命；（6）使模鍛件增加酸洗或噴丸等清理工序。3、防止和減少氧化的具體措施火焰爐加熱時為了防止或減少氧化皮的產(chǎn)生，可采取以下措施：（1）在確保金屬加熱質(zhì)量的前提下，盡量采用高溫下裝爐的快速加熱方法，縮短金屬在爐內(nèi)的停留時間，特別是縮短金屬在高溫下的保溫時間；（2）嚴格控制進入爐內(nèi)的空氣量，在燃料完全燃燒的條件下，盡可能減少過剩空氣量；（3）注意消除燃料中的水分，避免水蒸氣對金屬表面的氧化作用；（4）爐膛應保持不大

8、的正壓力，防止爐外冷空氣吸入爐內(nèi)；（5）操作上應做到少裝爐、勤裝爐及適時出爐；（6）采用少、無氧化火焰加熱爐。二、脫碳脫碳是鋼材表層的碳在高溫下與氧化性爐氣（如O2、CO2、H2O）和H2發(fā)生化學反應，生成CO和CH4等可燃氣體而被燒掉，使鋼材表層碳成分降低的現(xiàn)象。1、脫碳的危害（1）使鍛件加工后的零件表面變軟，強度和耐磨性降低；（2）使鍛件加工后的零件疲勞強度降低，零件在長期交變應力作用下易發(fā)生疲勞斷裂。但是，如果脫碳層的厚度沒有超過模鍛件的機械加工余量，則脫碳層可隨切屑除去而無危害。2、防止脫碳的具體措施坯料加熱時應防止和減少脫碳，尤其對于彈簧鋼、工具鋼和軸承鋼等鍛件以及精密模鍛件更應盡可

9、能防止脫碳?；鹧鏍t加熱時防止和減少脫碳的措施有：（1）采用高溫下裝爐的快速加熱方法，尤其應縮短坯料在加熱爐內(nèi)高溫階段的停留時間；（2）加熱前坯料表面涂刷上保護涂層，例如石墨粉與水玻璃混合劑、硼砂水浸液、玻璃粉涂料等。三、過熱 鋼材在加熱過程中的加熱溫度超過某一溫度，或在高溫下保溫時間過長，導致奧氏體晶粒急劇粗大的現(xiàn)象，稱為過熱。鋼材的過熱受到加熱溫度和保溫時間兩個因素的影響，其中前者對奧氏體晶粒的粗大有更大的影響。通常，將鋼材加熱時晶粒開始急劇長大的溫度，稱為晶粒長大的臨界溫度。幾種鋼材加熱時晶粒長大的臨界溫度見表17-1。表17-1 幾種鋼材加熱時晶粒長大的臨界溫度鋼號晶粒長大的臨界溫度（）

10、鋼號晶粒長大的臨界溫度（）25125012CrNi3A115045120038CrMoAlA1100T7115018CrNi4WA120038CrA12001Cr18Ni9Ti1200過熱會引起以下問題：（1）過熱嚴重的鋼材，鍛造時邊角可能產(chǎn)生裂紋；（2）一般性過熱的鋼材，并不影響鍛造；但過熱的鋼材鍛造的鍛件，其晶粒度比正常的鍛件粗大，使鍛件的沖擊韌性、塑性和強度等機械性能降低；（3）過熱的鋼材鍛造的鍛件在淬火過程容易引起變形和開裂。過熱的鋼材，如果條件允許，可用熱處理或再次鍛造的方法使晶粒細化；但是有一些鋼材過熱后是無法用熱處理改正的。所以，嚴格控制鋼材的加熱溫度和保溫時間，是防止過熱的最好

11、措施。四、過燒當鋼材加熱到接近熔點時，不僅奧氏體晶粒粗大，而且爐氣中的氧化性氣體滲入晶粒邊界，使晶間物質(zhì)Fe、C、S發(fā)生氧化，形成易熔的共晶體，破壞了晶粒間的聯(lián)系，這種現(xiàn)象稱為過燒。過燒的鋼材，強度很低，失去塑性，不能鍛造；若進行鍛造，在鍛造時一擊便破裂成碎塊，斷口晶粒粗大，呈淺灰藍色?？梢姡^燒的鋼材是不可補救的廢品，只有回爐重新冶煉。鋼材的過燒溫度因鋼種而不同。由表17-2可見，碳鋼含碳量越高，過燒溫度越低，越易過燒；低碳合金鋼中含Mn、Ni、Cr等元素，使鋼較易過燒。例如0.2%C的碳鋼，過燒溫度為1470；0.5%C的碳鋼，過燒溫度為1350；1.1%C的碳鋼，過燒溫度為1180。表1

12、7-2 部分鋼材的過燒溫度鋼種過燒溫度（）鋼種過燒溫度（）45鋼>1400W18Cr4V136045Cr1390W6Mo5Cr4V2127030CrNiMo14502Cr1311804Cr10Si2Mo1350Cr12MoV116050CrV1350T8125012CrNiA1350T12120060Si2Mn1350GH135合金120060Si2MnBE1400GH136合金1220GCr151350防止鋼材過燒的措施有：（1）嚴格控制加熱溫度和高溫下的保溫時間；（2）控制爐內(nèi)氣體成分，盡量減少過剩的空氣量，造成弱氧化性爐氣；（3）使鋼材與噴火口保持一定的距離，嚴禁火焰與鋼材直接接觸

13、，以防止局部過燒；（4）采用電阻爐加熱時，鋼材和電阻絲的距離不應小于100mm ，以免局部過燒。五、開裂 如果金屬在鍛造加熱過程的某一溫度下，其內(nèi)應力（一般指拉應力）超過它的強度極限，那么就要產(chǎn)生裂紋。通常內(nèi)應力有溫度應力、組織應力和殘余應力。1、溫度應力金屬在加熱時，其表面和中心部位之間存在溫度差而引起不均勻膨脹，使表面受到壓應力、中心部位受到拉應力；這種由于溫度不均勻而產(chǎn)生的內(nèi)應力叫溫度應力。溫度應力的大小與金屬的性質(zhì)和斷面溫度有關。一般只有金屬出現(xiàn)溫度梯度，并處在彈性狀態(tài)時，才會產(chǎn)生較大的溫度應力并引起裂紋。鋼材在溫度低于500550時處在彈性狀態(tài)，在這個溫度范圍以下，必須考慮溫度應力的

14、影響；當溫度超過500550時，鋼的塑性比較好，變形抗力較低，通過局部塑性變形可以使溫度應力得到消除，此時就不會產(chǎn)生溫度應力。溫度應力一般都是處于三向拉應力狀態(tài)。加熱時圓柱坯料中心部位受到的軸向溫度應力較徑向和切向溫度應力都大，因此金屬加熱時心部產(chǎn)生裂紋的傾向性較大。2、組織應力具有相變的鋼材在加熱過程中，表層首先發(fā)生相變，心部后發(fā)生相變，并且相變前后組織的比容發(fā)生變化，這樣引起的內(nèi)應力叫組織應力。在鋼材加熱過程中，表層首先發(fā)生相變，珠光體變?yōu)閵W氏體；由于比容的減小，在表層形成拉應力，心部為壓應力。當溫度繼續(xù)升高時，心部也發(fā)生相變；這時心部為拉應力，表層形成壓應力。由于相變時鋼材已處在高溫，其

15、塑性較好，盡管產(chǎn)生組織應力，也會很快被松弛消失；因此在鋼材的加熱過程中，組織應力無危險性。3、殘余應力金屬在凝固和冷卻過程中，由于外層和中心的冷卻次序不同，各部分間的相互牽制將產(chǎn)生殘余應力。外層冷卻快，中心冷卻慢，因此殘余應力在外層為壓應力，在中心部分為拉應力。當殘余應力超過了金屬的強度極限時，金屬將產(chǎn)生裂紋。綜合上述，金屬在鍛造加熱過程中，由于內(nèi)應力引起的裂紋，主要是溫度應力造成的。一般來講，裂紋發(fā)生在加熱低溫階段，且裂紋發(fā)生的部位在心部。因此，鋼在500550以下加熱時，應避免加熱速度過快，降低裝爐溫度。自由鍛件的主要缺陷在自由鍛造生產(chǎn)中，鍛件的缺陷產(chǎn)生與如下因素有關：（1）原材料及下料所

16、產(chǎn)生的缺陷未加清除；（2）鍛造加熱不當；（3）鍛造操作不當或工具不合適；（4）鍛后冷卻或熱處理不當?shù)取Ｋ?，在自由鍛造生產(chǎn)過程應掌握各種情況下產(chǎn)生缺陷的特征，以便在發(fā)現(xiàn)鍛件缺陷時進行綜合分析，找出鍛件產(chǎn)生缺陷的原因，采取改進鍛造工藝等措施來防止缺陷的產(chǎn)生。一、橫向裂紋1、表面橫向裂紋 鍛造時坯料表面出現(xiàn)較淺的橫向裂紋，是由于鋼錠皮下氣泡暴露于空氣中不能焊合而形成，其深度可達10mm以上。一些塑性較差的金屬，相對送進量過大時也會產(chǎn)生這種缺陷。鍛造時坯料表面出現(xiàn)較深的橫向裂紋，是由于鋼錠澆注不當所造成。例如，鋼錠模內(nèi)壁有缺陷，產(chǎn)生“掛錠”現(xiàn)象，冷卻時便拉裂；高速、高溫澆注，鋼錠外皮成形較慢及鋼錠模

17、受到擺動；鋼錠與錠模鑄合等原因。表面橫向裂紋往往在鍛造時第一火即出現(xiàn)。一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，大型鍛件可用吹氧除去，以免裂紋在以后鍛造中擴大。2、內(nèi)部橫向裂紋 這是鍛件內(nèi)部的缺陷，只能通過磁力探傷、超聲波檢查才能發(fā)現(xiàn)。產(chǎn)生的原因是：冷鋼錠加熱時在低溫區(qū)加熱速度過快，中心引起較大拉應力造成；或者塑性較差的高碳鋼、高合金鋼在鍛造操作時相對送進量（或）過小造成。二、縱向裂紋 1、表面縱向裂紋在第一火拔長或鐓粗時出現(xiàn)。產(chǎn)生的原因是：鋼錠模內(nèi)壁有缺陷或新鋼錠模使用前未很好退火；澆注操作不當，例如高溫、高速澆注，引起凝固外皮破裂；鋼錠脫模后冷卻方式不當或脫模過早；倒棱時壓下量過大；鋼錠軋制時產(chǎn)生縱向劃痕等。表面縱向裂紋

18、鍛造時一經(jīng)發(fā)現(xiàn)立即用吹氧除去，以免裂紋在以后鍛造中擴大。2、內(nèi)部縱向裂紋 鍛件內(nèi)部縱向裂紋有三種情況：（1）坯料近冒口端中心出現(xiàn)的縱向裂紋這是由于鋼錠凝固時縮孔未集中于冒口部分，或者鍛造時冒口端的切頭量過少，使坯料近冒口端存在二次縮孔或殘余縮孔，鍛造后引起內(nèi)部縱向裂紋。（2）坯料內(nèi)部出現(xiàn)的中空縱向裂紋這是由于平砧拔長圓截面坯料，中心部分金屬受拉應力作用所致；或者由于坯料加熱未透，內(nèi)部溫度過低，拔長時內(nèi)部沿縱向開裂等。（3）坯料內(nèi)部出現(xiàn)的縱向“十字”裂紋 這是由于拔長時送進量過大，或在同一部位反復拔長所致。這種內(nèi)部縱向“十字”裂紋多出現(xiàn)在高合金鋼中。三、炸裂系坯料在鍛造前加熱時或鍛件在冷卻、熱處

19、理后表面或內(nèi)部炸開而形成的裂紋。產(chǎn)生炸裂的原因是：由于坯料具有較高的殘余應力，在未予消除的情況下，錯誤地采用快速加熱或不適當?shù)睦鋮s所致。四、自行開裂系鍛件在鍛造或熱處理后產(chǎn)生，或鍛后經(jīng)過長時間后發(fā)生。發(fā)生的原因是：坯料在鍛造過程中已形成微小裂紋，冷卻或熱處理使之加?。换蛴捎阱懠?nèi)部有較大殘余應力所致。五、龜裂系鍛造時在鍛件表面出現(xiàn)的“龜甲狀”淺裂紋。產(chǎn)生的原因是：由于鋼中Cu、Sn、As、S的含量較多，或者在加熱爐中加熱銅料后未除盡爐渣，溶化的銅滲入鋼坯的晶界，造成鋼坯熱脆； 或者是由于坯料始鍛溫度過高、開始鍛造時錘擊過重等原因造成。鋼坯表面較淺的龜裂裂紋應及時清除，清除后不妨礙繼續(xù)鍛造。六、

20、過燒系加熱時氧化性氣體滲入鋼坯的晶界，使Fe、C、S發(fā)生氧化，形成易熔共晶體氧化物，鍛造時一錘擊鋼坯便破碎的現(xiàn)象。過燒鋼坯的斷裂面，晶粒粗大，失去金屬的光澤。產(chǎn)生過燒的條件是加熱溫度過高，或加熱時間過長，在這種條件下，易于使晶界氧化和熔融。七、晶粒度局部粗大系鍛件表面或內(nèi)部在局部區(qū)域發(fā)生的晶粒粗大現(xiàn)象。對于結構鋼來說，是由于鋼中殘余鋁的含量不夠，影響鋼坯的本質(zhì)晶粒度（本質(zhì)晶粒度是反映鋼加熱時奧氏體晶粒長大傾向的一個指標，一般冶煉時用鋁脫氧的鋼都是本質(zhì)細晶粒鋼）；或者是由于坯料加熱溫度過高，鍛造比又較小，也會出現(xiàn)這種缺陷。對于奧氏體類高合金鋼來說，鍛造時變形不均勻、工具預熱溫度低、坯料與工具間接

21、觸摩擦大等原因，便會導致鍛件晶粒度局部粗大的現(xiàn)象。八、白點系鍛件內(nèi)部銀白色、灰白色的圓形裂紋，含Ni、Cr、Mo、W等元素的合金鋼大型鍛件中容易產(chǎn)生。其產(chǎn)生原因是：鋼中含氫量過高，而鍛后的冷卻或熱處理工藝不恰當，便會產(chǎn)生這種缺陷。九、疏松系指沿鋼錠中心的疏松組織鍛造時未鍛合。其產(chǎn)生原因是：鋼錠本身疏松較嚴重；或者是鍛造比不適當、變形方案不佳；或者是相對送進量過小，不能鍛透等。十、非金屬夾雜鍛件內(nèi)部有較集中的非金屬夾雜，是一個嚴重缺陷。有顯微非金屬夾雜是不可避免的，可不認為是缺陷。鍛件內(nèi)部非金屬夾雜的含量和分布情況，與鋼的精煉和鑄錠有關；而鍛件內(nèi)部非金屬夾雜的分散和破碎程度，與鍛造時變形量和變形

22、方案有關。十一、化學成分不合適鍛件的化學成分不符合要求，是屬于煉鋼的問題，或由于備料時產(chǎn)生差錯。十二、機械性能達不到要求鍛件的強度不合格，主要與煉鋼和熱處理有關，不是鍛造引起的。鍛件的塑性指標和沖擊韌性不合格，可能是由于鋼冶煉時雜質(zhì)太多；也可能由于鍛造比不夠大，例如鍛件橫向試件的塑性和沖擊韌性不夠，往往是由于鍛造時鐓粗比偏小造成。十三、折疊鍛件表面的折疊缺陷，是金屬不合理流動造成。其形成原因是：砧子形狀不適當，砧邊圓角半徑過小；拔長時送進量小于單邊壓下量等。十四、歪斜和偏心鍛件的端部歪斜和中心線偏移等缺陷，是由于鍛造工藝不合理、操作方法不當或坯料加熱不均勻（例如有陰陽面）等原因造成。十五、彎曲

23、和變形鍛件產(chǎn)生彎曲或變形，主要是由于鍛造時的修整工序沒有做好，或由于鍛后冷卻或熱處理工序操作不當所造成。模鍛件的常見缺陷在模鍛生產(chǎn)中，鍛件會產(chǎn)生各種各樣的缺陷。而產(chǎn)生缺陷的原因，也是多方面的。例如原材料本身有缺陷，備料質(zhì)量不好，模具設計不合理，模具加工不符合技術要求，加熱、鍛造、熱處理、清理等操作不正確。所以，在分析模鍛件缺陷時應從多方面來考慮缺陷產(chǎn)生的原因，以便采取正確的對策。一、錯移錯移是鍛件沿分模面上半部對下半部產(chǎn)生了位移。產(chǎn)生錯移的原因有：（1）鍛錘導軌的間隙過大；（2）上、下模安裝調(diào)整不當或鍛模檢驗角有誤差；（3）鍛模緊固部分有問題，例如燕尾磨損、斜楔松動等。在模鍛成形過程中，鍛模常

24、易產(chǎn)生錯移。因此，在模鍛成形過程中，正確的找出鍛模錯移的原因，迅速而準確地調(diào)整好鍛模，是非常重要的。二、充不滿金屬未完全充滿鍛模型腔，造成鍛件局部地區(qū)“缺肉”的現(xiàn)象，稱為充不滿。出現(xiàn)充不滿的原因有：（1）坯料尺寸偏小，體積不夠；（2）坯料放偏，造成鍛件一邊“缺肉”，另一邊因料過多而形成大量飛邊；（3）加熱時間過長，火耗太大；（4）加熱溫度過低，金屬流動性差；（5）鍛造設備噸位不足，錘擊力太??；（6）潤滑不當；（7）制坯、預鍛型腔設計不合理，或終鍛型腔飛邊槽阻力小；（8）操作方法不正確，例如滾擠時，操作者打擊次數(shù)過少，沒有達到滾擠的要求，或是誤將坯料前后移動，使已經(jīng)滾擠出來的大截面壓扁壓小，這樣

25、終鍛時就充不滿型腔；（9）氧化皮清除不及時，例如滾擠型腔內(nèi)氧化皮積存過多。使?jié)L擠的坯料不能形成最大截面，終鍛時就會充不滿型腔；（10）終鍛型腔磨損嚴重。三、鍛不足鍛不足又稱“欠壓”，是指模鍛件高度方向尺寸全部超過圖紙的規(guī)定。出現(xiàn)鍛不足的原因有：（1）原坯料重量過大；（2）設備噸位不足，錘擊力太小；（3）加熱溫度偏低；（4）制坯型腔設計不當或飛邊阻力過大。四、壓傷壓傷是指模鍛過程中鍛件被局部壓壞。出現(xiàn)壓傷的原因有：（1）錘擊中鍛件跳出型腔被連擊壓壞；（2）設備失控，單擊時發(fā)生連擊；（3）切邊時鍛件在凹模內(nèi)未放正。五、折疊由于模鍛時金屬流動不合理在鍛件表面形成重疊層的現(xiàn)象稱為折疊，也稱折紋或夾層。

26、產(chǎn)生折疊的原因有：（1）拔長、滾擠時坯料未放正，放在型腔邊緣，一錘擊便形成壓痕，再翻轉(zhuǎn)錘擊時便形成折疊；（2）拔長、滾擠時最初幾次錘擊過重，使坯料壓扁展寬過長，隨后翻轉(zhuǎn)錘擊時扁料便失穩(wěn)而彎折，形成折疊；（3）有輪轂、輪幅、輪緣的齒輪鍛件，坯料中間鐓粗的直徑尺寸過小，終鍛時會在輪緣轉(zhuǎn)角處形成折疊；（4）帶有連皮或幅板的復雜模鍛件，預鍛型腔設計不當，模鍛時造成金屬回流，形成折疊。六、表面凹坑凹坑是指鍛件表面形成的局部凹陷。產(chǎn)生凹坑的原因有：（1）坯料加熱時間過長或粘上爐底熔渣，鍛出的鍛件清理后表面出現(xiàn)局部凹坑或麻點；（2）型腔氧化皮未除凈，模鍛時氧化皮壓入鍛件表面，經(jīng)清理后出現(xiàn)凹坑。七、尺寸不足尺

27、寸不足是指鍛出的鍛件尺寸偏差小于負公差。出現(xiàn)尺寸不足的原因有：（1）終鍛溫度過高或設計終鍛型腔時考慮收縮率不足；（2）終鍛型腔變形；（3）切邊模調(diào)整不當，鍛件局部被切。八、翹曲翹曲是指鍛件中心線發(fā)生彎曲，細長或扁薄的鍛件一般易產(chǎn)生翹曲變形。產(chǎn)生翹曲的原因有：（1）鍛件從型腔中撬起時發(fā)生彎曲變形；（2）切邊時由于受力不均；（3）冷卻時收縮不一致；（4）熱處理操作不當。九、氧化皮壓入鍛件 鋼加熱后在其表面都附有氧化皮，雖然經(jīng)鐓粗、拔長或滾擠工序后可以消除，但有時會將脫落的氧化皮吹入終鍛模膛內(nèi)，一經(jīng)鍛造就將氧化皮壓入鍛件表面，往往造成鍛件的報廢。十、殘余飛邊鍛件切邊未凈，有殘余飛邊。出現(xiàn)殘余飛邊的原

28、因有：（1）切邊模與終鍛型腔尺寸不符；（2）切邊模磨損或鍛件切邊時放置不正；（3）鍛件本身錯移量大。十一、鍛件流線分布不正確由于操作者違反鍛造工藝規(guī)程使鍛件纖維組織的纖維分布紊亂，造成鍛件達不到鍛件技術條件上對鍛件流線分布的規(guī)定，稱為鍛件流線分布不正確。不是所有的零件都有流線要求，只是重要零件才有這種要求。所以在操作時要按照鍛造工藝規(guī)程上規(guī)定的操作方法進行，否則會造成鍛件流線分布不均勻或方向不正確而影響鍛件機械性能，造成零件報廢。其產(chǎn)生原因有：（1）毛坯鐓粗方法不正確，如發(fā)動機上的齒輪就有流線要求，若違反了鍛造工藝規(guī)程中的鐓粗后終鍛這一工序的要求，雖然也能得到外形輪廓完整的鍛件，但其金屬纖維分

29、布紊亂或不正確，嚴重地影響鍛件機械性能，造成鍛件報廢。（2）毛坯在模膛中放歪，往往造成鍛件流線分布紊亂不均，以至達不到零件質(zhì)量要求。十二、發(fā)裂和裂紋鍛件表面產(chǎn)生發(fā)裂和裂紋的原因有：（1）鋼錠皮下氣泡被軋長，模鍛及酸洗后呈現(xiàn)出細小長裂紋，即發(fā)裂；（2）坯料剪切下料不當，造成端部裂紋，經(jīng)模鍛后裂紋不僅不能消除，而且可能發(fā)展；（3）原坯料的表面?zhèn)?，?jīng)模鍛后發(fā)展為裂紋；（4）合金鋼鍛件冷卻或熱處理不當。十三、夾渣夾渣是原材料斷面上有夾渣造成。由于冶煉時耐火材料等雜質(zhì)熔入鋼液，軋制成鋼材后內(nèi)部就保留有夾渣。十四、過熱和過燒坯料加熱不當，輕則使坯料過熱，得到晶粒粗大的鍛件；重則使坯料過燒，鍛出的鍛件報廢

30、。十五、晶粒粗大鍛件產(chǎn)生晶粒粗大的原因，除坯料加熱時發(fā)生過熱外，終鍛溫度過高也會使鍛件在冷卻過程中發(fā)生晶粒粗大。高速鋼鍛件的裂紋高速鋼的鍛造缺陷主要是裂紋。一、碎裂碎裂的特征是初鍛時便裂成碎塊，如圖17.2所示。其產(chǎn)生原因是加熱溫度過高或在高溫下停留時間過長，使鍛件發(fā)生過燒而造成的。圖17.2 碎裂二、對角線十字裂紋矩形截面坯料拔長時，在端面或內(nèi)部產(chǎn)生的對角線十字裂紋，如圖2.78（a）所示。其產(chǎn)生原因是平砧拔長時坯料截面對角線上產(chǎn)生劇烈的交變剪切變形（如圖2.78（b）和圖2.78（c）所示），如果坯料心部有疏松、偏析、夾雜等缺陷，加熱時坯料心部已發(fā)生了過燒或過熱，拔長送進量過大，錘擊過重等

31、，都可能使高速鋼鍛件產(chǎn)生對角線十字裂紋。三、中心裂紋這是一種出現(xiàn)在鍛件內(nèi)部和兩端面中心位置上的裂紋，如圖17.3所示。它產(chǎn)生于圓截面坯料開始拔長，即由圓形拔成方形時，或在拔長以后滾圓鍛件時。其產(chǎn)生原因是由于在拔長、倒角或滾圓時坯料的水平方向出現(xiàn)拉應力（如圖2.76所示），愈靠近軸心部分受到的拉應力愈大；再加上坯料本身心部有缺陷，或加熱時心部已過燒或過熱，或坯料溫度過低等，都會造成中心裂紋。圖17.3 中心裂紋 因此，高速鋼鍛造成形過程中，開始拔長時或倒角、滾圓時應控制錘擊力，滾圓最好在摔模里進行。四、橫向裂紋橫向裂紋是指在鍛件內(nèi)部存在的裂紋方向垂直于拔長坯料軸線方向的裂紋。橫向裂紋有兩種：橫向

32、內(nèi)裂和橫向外裂。如圖17.4所示，如果拔長時送進量，則會由于坯料中心縱向拉應力造成橫向內(nèi)裂；如果拔長時送進量，則會由于坯料外側的切向拉應力造成橫向外裂。（a）拔長送進量 （b）橫向內(nèi)裂（c）橫向外裂圖17.4 橫向裂紋五、角裂角裂是反復鐓拔時出現(xiàn)于與軸線方向垂直的表面裂紋，往往從棱角處開始產(chǎn)生，如圖17.5所示。由于拔長錘擊的印痕未壓平，隨后鐓粗時沿印痕彎曲或皺折而引起裂紋；錘砧圓角半徑太小，拔長時送進量小、壓下量大，產(chǎn)生夾層。由于拔長棱角處溫度容易下降，塑性降低，所以往往就從棱角處開始裂開。圖17.5 角裂六、表面縱向裂紋表面縱向裂紋常見于扁薄形鍛件（如圖17.6所示）。其產(chǎn)生原因是由于拔長

33、扁方坯料時，如果寬度超過厚度3倍，則翻轉(zhuǎn)90°鍛造側面時就產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象，出現(xiàn)折疊，隨后形成裂紋。圖17.6 表面縱向裂紋七、萘狀斷口萘狀斷口的特征是斷口上呈魚鱗狀白亮閃點，晶粒粗大（如圖17.7所示）。其產(chǎn)生原因是終鍛溫度過高（超過1000），終鍛時變形量又?。ǎ_到了臨界變形程度的范圍；此時鋼的韌性很低，使用時容易崩刃和折斷。這種缺陷熱處理無法消除。只有將最后一火的終鍛溫度嚴格控制在930以下，并保證有足夠的變形量，才能防止。圖17.7 萘狀斷口有色金屬鍛件的缺陷除了充不滿、變形等幾何尺寸不合格外，有色金屬鍛件還會出現(xiàn)一些特殊缺陷。一、鋁合金鍛件的缺陷表17-3為鋁合金鍛件的主要

34、缺陷、形成原因和防止方法。表17-3 鋁合金鍛件的主要缺陷、形成原因及防止方法缺陷名稱形成原因防止方法分模線裂紋1、加熱質(zhì)量不好；2、飛邊太?。?、模腔到飛邊槽的出口半徑小；4、鍛錘噸位過大。1、提高加熱質(zhì)量；2、加厚飛邊；3、增大出口圓角半徑；4、選擇噸位適當?shù)腻戝N。穿流或射穿1、筋太薄、筋間距太大；2、筋與腹板連接半徑小；3、加熱質(zhì)量不好；4、模具預熱不好；5、腹板太?。?、預鍛件金屬量過多。1、增加筋的厚度；2、增大連接半徑；3、提高加熱質(zhì)量；4、模具充分預熱；5、加厚腹板；6、改善預鍛模腔形狀，使之與終鍛模腔配合適當。折疊由下列原因引起了金屬的回流：1、模具圓角半徑小；2、坯料放置不正

35、；3、棒料有粗晶環(huán)；4、坯料過熱；5、坯料局部金屬過多或過少。1、坯料蓋住筋的模腔，不使金屬橫向流動過多；2、增大圓角半徑；3、正確放置坯料；4、除去粗晶環(huán)；5、嚴格控制加熱溫度在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。粗晶1、溫度過高、變形量偏小，造成鍛件加厚部分出現(xiàn)大晶粒；2、飛邊區(qū)附近和筋根部變形量太大；3、表層變形程度太小。1、選擇坯料時應使加厚處有必要的變形量；2、變形大時要多次模鍛，逐步成形；3、拋光模腔表面，預熱好模具，加強潤滑。二、銅合金鍛件的缺陷 表17-4為銅合金鍛件的主要缺陷、形成原因和防止方法。表17-4 銅合金鍛件的主要缺陷、形成原因及防止方法缺陷名稱形成原因防止方法“桔皮”表面HPb59

36、-1等（）兩相黃銅的加熱溫度超過了轉(zhuǎn)變溫度加熱溫度控制在轉(zhuǎn)變溫度以下與錘擊方向成45°裂口1、鐓粗低塑性難變形銅合金時，變形量過大；2、終鍛溫度過低，坯料塑性嚴重下降。1、減小鐓粗時的變形量；2、終鍛溫度不低于表4-13列出的數(shù)值。鐓粗毛坯側表面縱向裂紋1、鐓粗變形量過大，側表面上產(chǎn)生較大拉應力；2、加熱溫度偏高，錘擊過重。1、減小變形量，及時消除側表面上的不平度；2、嚴格控制加熱溫度，錘擊力量要適當（錘擊要輕而快）分層鑄錠或毛坯中心有偏析、疏松等冶金缺陷增大變形量，使鍛件內(nèi)各變形區(qū)均有較大的變形量（）表面龜裂或密集細小裂紋1、鍛件內(nèi)有殘余應力，在潮濕大氣或含氨鹽大氣中引起應力腐蝕；

37、2、鍛后未及時進行消除內(nèi)應力退火。1、鍛件存放在干燥、潔凈的空氣中；2、鍛后及時在200300溫度退火。三、鈦合金鍛件的缺陷 表17-5為鈦合金鍛件的主要缺陷、形成原因和防止方法。表17-5 鈦合金鍛件的主要缺陷、形成原因及防止方法缺陷名稱形成原因防止方法表面裂紋1、加熱溫度過高或時間過長，形成了較厚的脆化層；2、表面缺陷未清除干凈。1、嚴格控制加熱溫度和時間；2、在惰性氣體中加熱；3、用金剛砂砂輪將缺陷除凈。內(nèi)部裂紋1、鑄錠中心有冶金缺陷；2、潤滑劑在擠壓過程中被擠入棒材。用超聲波探傷或射線透射檢查，找出不合格的毛坯裂縫或裂口1、合金工藝塑性低；2、鍛造溫度偏低；3、鍛造時毛坯局部變冷了。1

38、、減輕錘擊或在壓力機上鍛造；2、終鍛溫度不要低于表12-6的數(shù)據(jù)；3、預熱工具到較高溫度（200250）。夾雜1、鑄錠中有冶金缺陷：Cr、W、Mo等夾雜物，氧化膜；2、熔煉用的回爐料中帶進了其他成分的夾雜物。用超聲波探傷或射線透射檢查，找出有夾雜物的毛坯組織粗大不均勻或機械性能偏低、不均勻1、沒有充分鍛透；2、鍛造溫度偏高；3、合金在鍛造時發(fā)生過熱；4、加熱時合金沒有均勻透熱。1、采用兩次或三次鐓拔，變換側面和棱角，使鍛造溫度從相區(qū)溫度逐漸降到（）相區(qū)溫度，在（）相區(qū)溫度終結鍛造；2、錘擊要輕，或改用壓力機鍛造。脆性（過熱）1、加熱溫度偏高，或毛坯靠近加熱爐的碳化硅棒太近；2、變形量太大，變形

39、熱效應使坯料溫度升高過多，超過了轉(zhuǎn)變溫度。1、嚴格控制加熱溫度，規(guī)定爐內(nèi)裝料區(qū)域；2、減小設備每次行程的變形量。鍛件的質(zhì)量檢驗鍛件的質(zhì)量檢驗包括鍛件的外觀檢驗、機械性能檢驗和內(nèi)部質(zhì)量檢驗等。為了保證鍛件的質(zhì)量，除在生產(chǎn)過程中要隨時對鍛件作外觀檢驗外，對鍛后的鍛件還必須根據(jù)技術要求進行外觀、機械性能或內(nèi)部質(zhì)量的檢驗。至于檢驗的數(shù)量，應根據(jù)鍛件的重要性、批量大小因素而定，進行100檢驗或一定數(shù)量的抽查。一、鍛件的外觀檢驗鍛件的外觀檢驗包括表面質(zhì)量檢驗及尺寸和形狀的檢驗。1、表面質(zhì)量檢驗表面質(zhì)量的檢驗方法是用肉眼或510倍放大鏡觀察鍛件表面有無裂紋、折疊、凹坑、“缺肉”、壓壞、表面過燒等缺陷。如有裂

40、紋、折疊、凹坑等缺陷，經(jīng)打磨后按鍛件圖技術要求判斷驗收與否。為了便于發(fā)現(xiàn)表面缺陷，最好將鍛件進行酸洗或噴砂清理后檢驗。2、尺寸和形狀的檢驗鍛件尺寸和形狀的檢驗，應以鍛件圖為依據(jù)。一般鍛件尺寸和形狀的檢驗，采用通用的測量工具或?qū)Ｓ玫臏y量工具進行。通用的測量工具有鋼尺、卡鉗、游標卡尺、深度尺、角尺等。專用的測量工具有卡規(guī)、塞規(guī)、樣板及各種檢驗夾具等。其檢驗內(nèi)容和方法如下：（1）鍛件長、寬、高尺寸和直徑的檢驗可用卡鉗、卡尺等進行檢驗，也可使用樣板、卡規(guī)等進行檢驗。圖15.1表示用樣板檢驗臺階軸鍛件的長度尺寸。圖15.2表示用卡規(guī)檢驗鍛件的直徑或高度。（2）鍛件內(nèi)孔的檢驗無斜度時可用卡尺、卡鉗等，有斜

41、度時可用塞規(guī)。（3）鍛件彎曲的檢驗通常將鍛件放在平臺上滾動，或用兩個支點將鍛件支起并轉(zhuǎn)動鍛件，用千分表或劃線盤測量其彎曲的數(shù)值，如圖15.3所示。（4）鍛件翹曲度的檢驗就是檢驗鍛件一平面與另一平面是否在同一平面上或保持一定的位置。通常是將鍛件放在平臺上，將它的一端放平，測量另一端翹起的高度，如圖15.4所示。（5）鍛件特殊曲面的檢驗例如葉片的型線部分，可用專門的型線樣板檢驗。（6）鍛件錯差的檢驗就是檢驗鍛件的錯移量。對于簡單的鍛件，可憑經(jīng)驗或借助于簡單工具觀察其錯差是否在允許的范圍之內(nèi)，也可以用樣板檢驗，如圖15.5所示。對于復雜的鍛件，可用劃線檢驗方法。形狀復雜的模鍛件，其尺寸和形狀的檢驗，

42、可用劃線檢驗方法。由于模鍛件的劃線檢驗工作量較大，一般只用于新鍛模（或鍛模修磨后）的首件檢驗，以便確定鍛件是否合格及新鍛模的制造精度；在鍛模使用過程中以及生產(chǎn)到最后的幾個鍛件，也使用劃線檢驗，用以檢驗鍛件的尺寸形狀及了解鍛模型腔的磨損情況。劃線檢驗除使用通用測量工具及一些專用測量工具外，還需用劃線平臺、方箱、V形塊、劃線盤等。劃線前應做好如下準備工作：1）、除去鍛件表面的污垢、氧化皮以及飛邊等；2）、在鍛件表面擬劃線之處涂色，例如涂酒精色溶液或粉漿；3）、凡是孔、凹坑，需要測量其直徑或中心距時，需塞以木、鉛、鋁或銅制的塞塊。劃線時，通常要利用鍛件中心線或某一平面作為劃線基準，然后利用V形塊、小

43、千斤頂?shù)裙ぞ邔⒆骰鶞实闹行木€或某一平面調(diào)成水平，或?qū)㈠懠涸诜较渖险{(diào)成垂直，鍛件的其他加工界線都以此為基準進行測量和劃線。劃線基準有時與鍛件圖上的尺寸基準一致辭。劃線基準選擇得合理，可使劃線方便、準確。圖15.6（a）所示是用劃線法檢驗鍛件錯差的例子，先劃出鍛件上半部的中心線，再劃出下半部的中心線，便可測量出錯差。圖15.6（b）所示是用劃線法測出連桿鍛件大頭及大頭孔的偏移量。二、鍛件的機械性能檢驗鍛件的機械性能檢查是按照鍛件技術要求所進行的檢驗項目。一般重要的鍛件需進行此項檢驗。鍛件機械性能檢驗的內(nèi)容有：硬度試驗、拉伸試驗、沖擊韌性試驗、疲勞試驗及高溫蠕變試驗等。1、硬度試驗硬度試驗是在鍛件

44、表面上用砂輪磨出一塊光潔的試驗平面，在硬度機上測試，得出硬度值HB或HRC的大小。硬度試驗常在熱處理工段進行。硬度試驗是生產(chǎn)中最常用的，也是判斷機械性能最簡單的方法。2、拉伸試驗拉伸試驗用來檢驗金屬材料的強度和塑性，是機械性能試驗中最基本的方法。進行拉伸試驗，必須在鍛件上切取預留的試棒，制備好試件，在材料試驗機上進行試驗，以獲得強度極限、屈服極限、斷面縮減率及延伸率等數(shù)據(jù)。3、沖擊韌性試驗進沖擊韌性試驗，也必須在鍛件上切取預留的試棒，制備好試件，在沖擊試驗機上進行試驗，以測出沖擊韌性的數(shù)據(jù)。受沖擊載荷與振動載荷的零件，或在高溫高速下工作的零件，一般需進行沖擊試驗。一些重要的大型鍛件，或在特殊條

45、件下工作的零件，根據(jù)技術要求還要進行疲勞、高溫、蠕變等試驗。三、鍛件內(nèi)部質(zhì)量檢驗鍛件內(nèi)部質(zhì)量檢驗的目的，是檢驗鍛件內(nèi)部的缺陷和組織狀態(tài)。其檢驗方法有：磁粉檢驗、熒光檢驗、超聲波檢驗、宏觀（低倍組織）檢驗、微觀（高倍組織）檢驗等。1、磁粉檢驗磁粉檢驗也稱磁力探傷，可用來發(fā)現(xiàn)鍛件表面層中微小的缺陷，如發(fā)裂、折疊、夾雜等。磁粉檢驗方法是將模件置于兩磁極之間，就有磁力線通過；若鍛件有裂紋、氣孔及非磁性夾雜等存在，則磁力線將繞過這些缺陷而發(fā)生彎曲現(xiàn)象；若缺陷在表面層，則彎曲的磁力線將漏到空氣中，繞過缺陷，再回到鍛件內(nèi)部。這種漏磁現(xiàn)象在漏磁部位產(chǎn)生一個局部磁極，如圖15.7中、兩處所示。當移去外加磁極后，局部漏磁磁極仍保持相當長的時間，如將磁粉撒在鍛件表面，則磁粉被吸于漏磁處，就會堆積成和缺陷的大小、形狀相似的痕跡，這樣就能探測到鍛件表層的缺陷。但如果缺陷較深，磁力線不漏到鍛件表面之外，則無法產(chǎn)生局部漏磁磁極，也就不能吸引磁粉來顯示鍛件內(nèi)的缺陷，如圖15.7中、兩處所示。因此，磁粉檢驗只能顯示出鍛件表面上和表層一定深度處的缺陷，無法探查出過深的內(nèi)部缺陷；此外，磁粉檢驗也不能用來檢驗非鐵磁性材料的內(nèi)部缺陷。圖15.7 磁力線在鍛件上的彎曲現(xiàn)象磁粉檢驗時應使磁場方