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环形锻件的锻造工艺有哪些

2015/5/12 10:40:20      点击:
高温长时间加热时,钢表面铜析出、表面晶粒粗大、脱碳,或经多次加热的表面; 3.燃料中含硫量过高;  4.锻件形成中受拉应力的表面(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。  飞 边 裂  纹  模锻及切边时,在分模面处 产生的裂纹。  在模锻操作中,由于重击使金属强烈流动产生穿筋现象;镁合金模锻件切边温度过低;铜合金模锻件切边温度过高。  分模面 裂 纹  锻件沿分模面开裂。 原材料非金属夹杂物多,锻造时向分模面流动 与集中,或轧制过的原材料缩孔或疏松的边缘挤入 飞边后形成。  孔 边龟  裂 在冲孔边缘有龟裂或裂纹,铬钢冲孔时出现较多。 主要是冲孔芯子没有预热、预热不够或冲孔变形太大造成。  裂  纹  锻炼件的完整性被破坏。 1.坯料表面和内部有微裂纹,锻造时进一步扩展; 2.坯料内存在组织缺陷或热加工温度不当,使材料塑性下降;  3.锻造时存在较大的拉应力、剪应力或附加拉应力; 4.变形速度过快,变形程度过大。  锻 造 折  迭 折纹与金属流线方向一致,折纹 尾端一般呈小圆角。但随后锻造变形又会使折迭发生开裂,使折纹的尾端 呈尖角形。一般折纹两侧有较重的氧 化脱碳现象,在个别情况下也有发生 增碳现象。  折迭是金属变形过程式中已氧化过的表层金属汇合在一起而形成的。与原材料和坯料的形状、模具的设计、成形工序的安排、润滑情况及锻造的实际操作等有关。折迭不仅减少了零件的承载面积,而且工作时由于此处的应力集中往往成为疲劳源。  穿  流 穿流是流线分布不当的一种形式。在穿流区,原先成一定角度 分布的流线汇合在一起。穿流区 内。外晶粒大小常常相差较悬殊  穿流产生的原因与折迭相似,它是由两股金属或一股金属带着另一股金属汇流而形成的,但穿流部分的金属仍是一整体。  穿流使锻件的机械性能降低,尤其当穿流带两侧晶粒相差较悬殊时,性能降低较明显。  锻件流线分布不  当 在锻件低倍上发生流线切断、回流、涡流等流线紊乱现象。 1.模具设计不当或锻造方法选择不合理,预制 毛坯流线紊乱; 2.操作不当及模具磨损使金属产生不均匀流 动。  带 状组  织 铁素体和珠光体、铁素体和奥氏体、铁素体和贝氏体以及铁素体和马氏体在锻件中呈带状分布的一种组 织,它们多出现在亚共析钢、奥氏体 钢和半马氏体钢中。  这种组织,是在两相共存的情况下锻造变形产生的;  带状组织能降低材料的横向塑性指标,特别是 冲击韧性。在锻造或零件工作时常易沿铁素体带或两相交界处开裂 。  剪切带 锻件横向低倍上出现波浪 状的细晶区,多出现在钛合金和低温锻造的高温合金锻件中。  由于钛合金和高温合金对激冷敏感性大,在模锻过程中,坯料接触表面附近难变形区逐步扩大,在难变形区间发生强烈剪切变形所致。结果形成了强烈的方向性,使锻 炼件性能降低。  碳化物偏析级别不符合要求 碳化物分布不均匀 ,呈大块状集中分布或呈网状分布。这种缺陷主要出现于莱氏体工模具钢中。  原材料碳化物偏析级别差,加之改锻时锻比不够或锻造方法不当;  具有这种缺陷的锻件,热处理淬火时容易局部过热和淬裂。制成的刃具和模具使用时易崩刃等。  锻造组 织残留 在锻件组织中,存在有铸态组织。主要是出在用铸锭作坯料的锻件中。铸态组织主要残留在锻件的困难变形 区  锻比不够和锻造方法不当。这种缺陷使锻件的性能下降,尤其是冲击韧性和疲劳性能等。
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名  称  主  要  特  征 产  生  原  因  及  影  响  铜合金锻件应力腐蚀 开 裂(季裂) 主要产生于含锌的黄铜中。低倍和高倍观察表明,裂纹的扩展呈树枝状形态。  锻造时变形不均匀,锻后又未及时退火,使锻件内存在残余应力; 存在残余应力的锻件,在潮湿的空气中,特别是在含 氨盐的大气中放置时会引起应力腐蚀开裂 。
锻后冷却不当产生的缺陷  名  称 主  要  特  征 产  生  原  因  及  影  响  冷 却 裂  纹 裂纹光滑细长。在圆形截面的锻件中有时裂纹呈圆形。 冷却太快,产生较大的热应力或组织转变引起的组织应力(例如:马氏体钢冷却过快发生马氏体的激烈转变, 往往产生裂纹),使锻件出现裂纹。 网 状碳化物  碳化物沿晶界呈网状析出。 在含碳量高的钢中常见。  由于停锻温度高,冷却速度过慢,造成碳化物沿晶界析出(例如:轴承钢在870~770℃缓冷,则碳化物沿晶界析出)。网状碳化物在热处理时易引起淬火裂纹。另外,它还使零件的使用性能变坏
锻后热处理工艺不当产生的缺陷  名  称 主  要  特  征 产  生  原  因  及  影  响  硬度过高或硬度不够  硬度不符合规定要求(硬度 不够或过高)。  淬火温度太低,淬火加热时间太短、回火温高太高、多次加热引起表面严重脱碳、钢的化学成分不合格等,皆会造成硬度不够 。正火后冷却太快,正火或回火加热泪盈 眶时间太短,或钢的化学成分不合格,则能造成硬度过高。  硬 度不  均 在同一锻件的几个不同部位测得的硬度相差很大。 热处理工艺不当(一次装炉太多,保温时间太 短)或加热引起局部脱碳等。
清 理 时 产 生 的 缺 陷  名  称 主  要  特  征 产      生      原      因    酸 洗过  度  锻件表面呈疏松多孔状。  酸的浓度过高和锻件在酸洗槽中停留时间太长,或由于锻件表面酸洗不净,酸液残留在锻件表面上。 腐 蚀 裂  纹 马氏体不锈钢锻件酸洗清除氧化皮后,有时发现表面有细小网状裂纹。高倍观察表 明,裂纹沿晶界扩展,呈树枝状形态。  锻后残余应力未消除。   三、锻件质量检验的内容和锻件质量分析的方法  (一)锻件质量检验的内容:  锻件质量检验的目的,在于保证锻件质量符合锻件的技术标准,以满足产品的设计和使用要求。检验内容包括:锻件尺寸、形状、表面质量和内部质量等几个方面。这里重点讲内部质量。  根据零件的受力情况、重要程度、工作条件以及材料和冶金工艺的不同,锻件按不同类别进行检验。各工业部门对锻件分类、检验项目和质量要求不尽相同,有些部门将锻件分为三类,有些部门将锻件分为四类或五类。见下表:  
结构钢、耐热不锈钢锻件质量检验要求  类别  热处理 状 态 检    验   项   目   和   数   量  表面质量和 几何 尺寸  材料 牌号 硬      度 机   械  性   能  低  倍  断 口  晶粒度  Ⅰ  预备 100%检验当能确保质量时,模锻件的几何尺寸允许抽检 100% 检验  每热处理炉抽检10%,但不少于3件。 每熔批抽检1件。 每熔批抽检1件。  每熔批抽检1件在本体上检验,其余100%在专用余料上检验。 每熔批抽检1 件 。 最终  100%  每熔批抽检1件在本体上检验,其余 100%在专用余料上 检验。  Ⅱ  预备 每热处理炉抽检10%,但不少于3件。 每熔批抽检1件。 每熔批抽检1件。  按需要每熔批抽检1件。 需要化学热处理的零件和有 需要的其他零件,每熔批抽检1件。  最终  100% 每熔批抽检1件或 在试样上检验。
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类别  热处理 状 态  检    验   项   目   和   数   量  表面质量和 几何 尺寸  材料 牌号 硬      度 机   械  性   能  低  倍  断 口 晶粒度  Ⅲ  预备  100%检验当能确保质量时,模锻件的几何尺寸允许抽检  100% 检验  每热处理炉抽检 不检验  首批生产或改 变主导工艺 时,抽一件检验金属流线和工艺缺陷。  不检验 按需要  5~10%,但不少于3件。  最终 100%  Ⅳ  预备 每热处理炉抽检 5~10%,但不少于3件。  不检验 不检验。 不检验 按需要  最终  每热处理炉抽检 10%,但不少于3件。若有1件不合格,则100%检验。  注:1.各类锻件,不论有无断口检验要求,当怀疑锻件过热时,应增加断口检验。奥氏体钢不检验断口。  2.各类锻件另有检验要求时,按专用技术条件文件规定进行检验。  下面就不同材料和不同规格锻件的质量检验内容和有关措施作一简要介绍: 1.材料类型不同,检验项目不同  对一般钢锻件,都是在预备热处理状态切取试样,经规定的热处理后,检验机械性能、断口和晶粒度。对于奥氏体钢、高温合金、铝合金、镁合金、钛合金和铜合金锻件,是在最终热处理状态的锻件上直接取样,检验机械性能和低倍等。  对一般钢锻件,只能做常温拉力、冲击两项试验。对于高温合金锻件,要作高温性能试验。对高温合金、铝合金、镁合金、铜合金锻件,一般不作冲击试验。  对奥氏体钢、高温合金锻件,一般不作冲击试验。  对合金结构钢锻件,要作本质晶粒度检验。对其他材料锻件,要作实际晶粒度检验。对零件不进行化学热处理的合金结构钢锻件,也多作实际晶粒度检验。对高温合金、奥氏体钢、铝合金、镁合金、钛合金锻件,要检查晶粒度。对工具钢、不锈钢、钛合金、铝合金、碳钢、低碳合金结构钢锻件,要检查高倍组织。  另外,对于某些重要的耐热不锈钢锻件,要作晶间腐蚀检验。对于磁性材料锻件,要作导磁、导电性能检验。  2.锻件规格不同,检验项目不同  水压机生产的大型自由锻件与一般锻件相比,其检验特点是: ⑴除了检验机械性能外,还要作残余应力测试和冷弯试验;  ⑵大型自由锻件,多半由钢锭直接成形。锻件检验也是材料的质量检验,要作化学成分和横向低倍检验,而一般中小锻件的化学成分分析在原材料检验时进行,锻件要作纵向低倍分析,检验流线分布;  ⑶大型锻件要留试验余料,进行逐件检验。而对于中小型锻件,只按熔批破坏锻件抽检; ⑷对锻件要逐件进行超声波探伤,检验内部缺陷。  近年来,锻件的无损检验获得了日益广泛的应用,它主要包括超声、磁力探伤、表面腐蚀检验等。  3.确保锻件质量的一些措施  由上述可见,锻件检验具有抽检性质。抽样合格,则表示整个验收的锻件合格。其次,锻件类别不同,检验项目也不同。例如,上表中Ⅲ、Ⅳ类锻件不作机械性能、断口和高倍检验。这不是由于这些锻件设计上没有机械性能要求,也不能认为这些锻件允许过热过烧,只是因为采用一定的措施,能够避免过多的检验工序,而又能保证锻件质量,满足使用要求。那么,如何保证锻件质量,使抽检具有代表性呢?这就要求在锻件技术标准、生产工艺和技术管理制度上,都有相应措施加以配合。关于这方面的内容,不同工厂不完全一样,但大致包括:
 11  ⑴原材料复验制度  ⒈锻件技术标准规定,原材料需要按熔炼炉号进行复验,合格后才能投产;
⒉原材料进行头部管理和超声波检验。所谓头部管理,是指在原材钢锭冒口一端需打有特殊
标记。材料复验时,从冒口端取样检验。若冒口端原材料检验合格,则其余部分质量一般不会有
问题。  超声波检验是指对原材料进行逐根超声波探伤,检验内部冶金缺陷,保证投产的原材料质量符合标准。将冶金缺陷暴露在投产之前,这不仅是经济的,并且与在锻件上探伤检验相比,更为简便、准确。  ⑵锻件定型和更改制度  ⒈锻件工艺定型后才能投入批量生产。锻件工艺就是锻造工艺规程,是指原材料从下料开始,经锻造、热处理、至锻件切削加工之前的全部过程。定型时,锻件的检验项目比上表多,包括不同部位、不同方向的取样和锻造工艺可能影响到的质量项目。对于重要的和形状复杂的锻件,还需经试加工和产品使用通过后才能工艺定型。  ⒉保证定型工艺的稳定性,不得随意更改。工艺定型后,必须严格贯彻执行,若要更改,需经研究批准。在锻件转厂生产或改变主导工艺时,应区别情况,重新鉴定和定型。  为了改进工艺,积累经验和检验锻件工艺的稳定性,可进行工艺性专门检验。一般是定期进行一次或每生产一定数量的锻件后进行一次。工艺性专门检验的试验项目、取样部位和数量,较正常检验的规定为多。  ⑶生产中合理组批  锻件每批验收,应由同一图号、同一熔炼炉号和同一产批号的锻件组成。以最终热处理状态供应的锻件,还应有同一热处理炉次的锻件组成。简称“三同”和“四同”。  这种组批是从影响锻件质量的因素出发确定的。因此,同一图号,有相同的锻造工艺;同一熔炼炉号,有相同的冶炼基础和对锻造工艺相同的敏感性;同一投产批号和同一热处理炉次,则有相同的锻造和热处理条件。这种组批是合理的,也是最严格的。实际生产中,应从材料质量和锻造质量的稳定性、锻件类别和方便生产等情况出发,在保证锻件质量和保证抽检具有代表性的前提下,允许适当放宽组批条件  (二)锻件质量分析的方法 ⒈锻件质量分析的一般过程  锻件的质量问题可能发生在锻造生产,反应在热处理、机械加工过程中或使用过程中,它可能是由于某一生产环节的疏忽或工艺不当而引起,也可能是由于设计和选材不当而造成,有时也可能是因使用及维护不当所致。对于使用过程中由锻造制成的机械零件所产生的缺陷和损坏,除需要查明是否锻件本身质量问题引起以外,还需要弄清楚零件的使用受力条件、工作部位与环境以及使用维护是否得当等情况,只有在排除了零件设计、选材、热处理、机械加工及使用等方面的因素之后,才能集中力量从锻件本身质量上寻找缺陷和损坏产生的原因。  锻件缺陷的形成原因也是多方面的,依据缺陷的宏观与微观的特征可以得出初步的印象,即缺陷纯属锻造工艺因素引起还是与原材料质量有关,是制定的工艺规程不合理还是执行工艺不当所致,确切的结论只有在经过细致的试验分析后才能作出。  关于锻件缺陷:
⒈有的表现在锻件外观方面:如外部裂纹、折迭、折皱、未充满或缺肉、压坑、表面粗糙或桔皮等;
⒉有的表现在锻件内部:如各种低倍组织缺陷,如裂纹、发纹、疏松、粗晶、表面脱碳、非金属夹杂和异金属夹杂、白点、偏析、树枝状结晶、缩管残余、流线紊乱、有色金属的穿流、粗晶环、氧化膜等;