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锻件常见的偏析缺陷和锻造裂纹解决方法
发布时间:2018-08-28        浏览次数:37        返回列表
 锻造的锻件中有一项重要特性就是具有塑性,能够在外力作用下进行塑性变形。
利用其塑性,可对锻件材料进行各种压力加工(如轧制,锻造,挤压,拉丝,冲压,等等),为锻件的成形提供经济而有效的途径,锻件经压力加工变形后,不仅改变了其外形和尺寸,还使其内部组织和有关性能发生变化,例如,经冷轧或冷拉等加工后,锻件的强度显著提高而塑性下降,经热轧或锻造等加工后,强度的提高虽不明显,但塑性,韧性则较铸态时大为改善。
应用锻件材料,塑性也具有重要意义,锻件的机械性能实质上是根据金属材料在外力作用下所表现的变形行为来评定的,所谓强度就是指材料抵抗变形或断裂的能力,当载荷增大至塑性变形不能继续进行时,材料发生断裂,材料的塑性指标就是按其断裂前所产生的大塑性变形来衡量的,虽然在设计锻件时通常是限制它在弹性范围内工作,但材料的塑性则是其安全可靠性的保证。
另外,在工程上也常常要求消除塑性变形给锻件造成的不良影响,为此,必须在加工过程中及加工后对锻件进行加热,使其发生再结晶,恢复塑性变形以前的性能。
因此,分析研究锻件在外力作锻件厂家用下的变形过程及其机理,了解各种内,外因素对变形的影响,不仅对掌握锻件材料的压力加工工艺,分析和控制加工件的质量是十分必要的,而且对了解锻件机械性能的本质,合理地使用锻件材料,提高其性能,发展新材料等是十分重要的。
重型锻件中常见的偏析缺陷是,重型锻件中的偏析与钢锭偏析密切相关,钢材料中的化学成分与杂质分布的不均匀现象,而钢偏析程度又与钢种,锭型,冶炼质量及浇注条件等有关,合金元素,杂质含量,钢中气体均加剧偏析的发展,钢锭愈大,浇注温度愈高,浇注速度愈快,偏析程度愈严重。
重型锻件的区域偏析,它是由钢液在凝固过程中选择结晶,溶解度变化和比重差异引起的,如锻件用钢中气体在上浮过程中带动富集杂质的钢液上升的条状轨迹,形成须状形偏析,顶部先结晶的晶体和高熔点的杂质下沉,仿佛结晶雨下落形成的轴心形偏析,沉淀于锭底形成负偏析沉积锥,后凝固上部区域,碳,硫,磷等偏析元素富集,成为缺陷较多的正偏析区。
锻件生产厂家简单介绍下锻件生产时出现锻造裂纹怎么办?这就需要先对这个状况产生的原因进行分析。
(1)钢锭缺陷引起的锻造裂纹大部分钢锭缺陷,锻造时都可能造成开裂,2Cr13主轴锻件中心裂纹。这是因为该6t钢锭凝固时结晶温度范围窄,线收缩系数大。冷凝补缩不足,内外温差大,轴心拉应力大,沿枝晶开裂,形成钢锭轴心晶间裂纹,该裂纹在锻造时进一步扩展而成主轴锻件中已裂纹。
(2)钢中有害杂质沿晶界析出引起的锻造裂纹钢中的硫常以FeS形式沿晶界析出,其熔点仅有982℃,在1200℃锻造温度下,晶界上FeS将发生熔化,并以液态薄膜形式包围晶粒,破坏晶粒间的结合而产生热脆,轻微锻击就会开裂。
(3)异相(第二相)引起的锻造裂纹钢中第二相的力学性能往往和金属基体有很大的差别,因而在变形流动时会引起附加应力导致整体工艺塑性下降,一旦局部应力超过异相与基体间结合力时,则发生分离形成孔洞。例如钢中的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅酸盐等等。假如这些相呈密集。链状分布,尤其在沿晶界结合力薄弱处存在,高温锻压就会开裂。是20SiMn钢87t锭因细小的AlN沿晶界析出引起锻造开裂的宏观形貌,其表面已经氧化,呈现多面体柱状晶。微观分析表明,锻造开裂与细小的颗粒状AlN沿一次晶晶界大量析出有关。
对策是:
1)限制钢中加铝量,去除钢中氮气或用加钛法抑制AlN析出量;
2)采用热送钢锭,过冷相变处理工艺;
3)提高热送温度(>900℃)直接加热锻造;
4)锻前进行充分的均匀化退火,使晶界析出相扩散。
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