模型锻造的锻件为什么时候带有飞边

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一、原材料的主要缺陷及其引起的锻件缺陷

锻造用的原材料为铸锭、轧材、挤材及锻坯。而轧材、挤材及锻坯分别是铸锭经轧制、挤压及锻造加工成的半成品。一般情况下，铸锭的内部缺陷或表面缺陷的出现有时是不可避免的。例如，内部的成分与组织偏析等。原材料存在的各种缺陷，不仅会影响锻件的成形，而且将影响锻件的最终质量。

根据不完全的统计，在航空工业系统中，导致航空锻件报废的诸多原因中，由于原材料固有缺陷引起的约占一半左右。因此，千万不可忽视原材料的质量控制工作。

由于原材料的缺陷造成的锻件缺陷通常有：

1.表面裂纹

表面裂纹多发生在轧制棒材和锻制棒材上，一般呈直线形状，和轧制或锻造的主变形方向一致。造成这种缺陷的原因很多，例如钢锭内的皮下气泡在轧制时一面沿变形方向伸长，一面暴露到表面上和向内部深处发展。又如在轧制时，坯料的表面如被划伤，冷却时将造成应力集中，从而可能沿划痕开裂等等。这种裂纹若在锻造前不去掉，锻造时便可能扩展引起

锻件裂纹。

2.折叠

折叠形成的原因是当金属坯料在轧制过程中，由于轧辊上的型槽定径不正确，或因型槽磨损面产生的毛刺在轧制时被卷入，形成和材料表面成一定倾角的折缝。对钢材，折缝内有氧化铁夹杂，四周有脱碳。折叠若在锻造前不去掉，可能引起锻件折叠或开裂。

3.结疤

结疤是在轧材表面局部区域的一层可剥落的薄膜。

结疤的形成是由于浇铸时钢液飞溅而凝结在钢锭表面，轧制时被压成薄膜，贴附在轧材的表面，即为结疤。锻后锻件经酸洗清理，薄膜将会剥落而成为锻件表面缺陷。

4.层状断口

层状断口的特征是其断口或断面与折断了的石板、树皮很相似。

层状断口多发生在合金钢（铬镍钢、铬镍钨钢等），碳钢中也有发现。这种缺陷的产生是由于钢中存在的非金属夹杂物、枝晶偏析以及气孔疏松等缺陷，在锻、轧过程中沿轧制方向被拉长，使钢材呈片层状。如果杂质过多，锻造就有分层破裂的危险。层状断口越严重，钢的塑性、韧性越差，尤其是横向力学性能很低，所以钢材如具有明显的层片状缺陷是不合格的。

5.亮线（亮区）

亮线是在纵向断口上呈现结晶发亮的有反射能力的细条线，多数贯穿整个断口，大多数产生在轴心部分。

亮线主要是由于合金偏析造成的。

轻微的亮线对力学性能影响不大，严重的亮线将明显降低材料的塑性和韧性。

6.非金属夹杂

非金属夹杂物主要是熔炼或浇铸的钢水冷却过程中由于成分之间或金属与炉气、容器之间的化学反应形成的。另外，在金属熔炼和浇铸时，由于耐火材料落入钢液中，也能形成夹杂物，这种夹杂物统称夹渣。在锻件的横断面上，非金属夹杂可以呈点状、片状、链状或团块状分布。严重的夹杂物容易引起锻件开裂或降低材料的使用性能。

7.碳化物偏析

碳化物偏析经常在含碳高的合金钢中出现。其特征是在局部区域有较多的碳化物聚集。它主要是钢中的莱氏体共晶碳化物和二次网状碳化物，在开坯和轧制时未被打碎和均匀分布造成的。碳化物偏析将降低钢的锻造变形性能，易引起锻件开裂。锻件热处理淬火时容易局部过热、过烧和淬裂。制成的刀具使用时刃口易崩裂。

8.铝合金氧化膜

铝合金氧化膜一般多位于模锻件的腹板上和分模面附近。在低倍组织上呈微细的裂口，在高倍组织上呈涡纹状，在断口上的特征可分两类：其一，呈平整的片状，颜色从银灰色、浅**直至褐色、暗褐色；其二，呈细小密集而带闪光的点状物。

铝合金氧化膜是熔铸过程中敞露的熔体液面与大气中的水蒸气或其它金属氧化物相互作用时所形成的氧化膜在转铸过程中被卷人液体金属的内部形成的。

锻件和模锻件中的氧化膜对纵向力学性能无明显影响，但对高度方向力学性能影响较大，它降低了高度方向强度性能，特别是高度方向的伸长率、

42CrMo小连杆(锻件)加工后发现裂纹，是什么原因？

1.

钢在锻造过程中形成的裂纹是多种多样的，形成原因也各不相同。

2.

主要可分为原材料缺陷引起的锻造裂纹和锻造本

身引起的锻造裂纹两类。属于前者的原因有残余缩孔、钢中夹杂物等冶金缺陷；属于后者的原因有加热不当，变形不当及锻后冷却不当、未及时热处理等。有些情况下裂纹的产生可能同时含有几方面的原因。

3.

锻造变形不当引起的裂纹，最觉的是变形速度太大，钢的塑性不足以承受形压力而引起的破裂。

2Cr13锻件的锻造裂纹分析是什么？

发现裂纹的原因如下：

（1）成分偏析。42CrMo钢属于中碳合金结构钢，其原材料常存在带状偏析。当经过热压力加工（锻、轧）后，仍保留有成分偏析，经860℃淬火后将出现B上+M混合组织，而B上的冲击韧性是很差的，这种偏析可从退火组织中看到。从42CrMo带状成分偏析能谱分析结果中可以看到铁素体带中的Mo含量比珠光体带中Mo含量高5～6倍，偏析条纹内某些元素的富集十分严重。

（2）气体和夹杂物。42CrMo钢尤其是大截面的原材料中不可避免地含有气体和夹杂物，对中碳合金结构钢而言，由于碳和合金元素的偏析，即使残余含氢量在1.5～2.0ppm，也可能导致锻件在偏析处产生开裂。此外，铝元素的存在对钢也有害：在酸性钢中，当铝含量＞0.005%时，铝在脱氧时形成了具有锐角的氧化物，会大大降低这种钢的塑性；在碱性钢中，当铝含量＞0.1%时，铝在钢中形成了沿晶界分布的氮化铝，使钢的室温塑性降低。

（3）锻造温度。由于42CrMo钢内部有偏析，当42CrMo钢在氧化性气氛中加热接近固相线，如42CrMo钢始锻温度在1200～1220℃，在此高温持续时间过长就容易产生析出物或杂质等，偏析的晶界因熔点低就有可能开始熔化，氧通过熔化了的晶界侵入并在晶界上形成氧化物，这样会产生局部过烧，形成随后热加工中的重大缺陷之一。

（4）锻造比。当锻造比不足，工件中心变形小，偏析和钢锭原铸态组织仍局部保留，常见的就是钢材的偏析、疏松、微孔等缺陷，粗晶也是最常见的缺陷。锻比过大，机械性能异向性增大，横向机械性能降低较多。

42CrMo钢因锻造工艺、热处理工艺等问题，淬火后获得混合组织和复杂的应力分布，工件常常成批开裂或较多地开裂；42CrMo钢锻件经Ac1～Ac3两相区加热淬火，得到马氏体、铁素体的复合组织，消除了常规淬火断口上出现的二次裂纹，马氏体和铁素体构成的复合组织具有最佳强韧性配合；不论42CrMo钢以何种原始状态进行亚温淬火、高温回火后的冲击韧度均明显优于常规调质；对易开裂锻件采用可控气体多用炉进行等温淬火、高温回火、更为稳妥。

关于2Cr13锻件锻造裂纹的分析：

（一）质量问题

某厂生产的2Cr13不锈钢锻件质量不稳定，锻造过程中经常出现裂纹，废品率有时高达50%-60%。

（二）缺陷分析

经了解，该厂生产的2Cr13不锈钢锻件的锻造工艺规范如下：

加热（1050-1180℃、保温25-50min）一自由锻制坯一酸洗一吹砂--加热（1050—1180℃)—模锻—酸洗—吹砂—加热（900-1000℃)—矫正—退火（860℃)—酸洗—吹砂--调质。

为了查明原因，解决上述问题，进行了三批试验，山西永鑫生锻造，目的是探讨锻造加热温度和加热时间对裂纹的影响。

第一批试验，选用了两种锻造温度和两种保温时间，于油炉内加热，在400kg空气锤上迸行自由锻造。

由上述试验可知：锻造加热温度越高，保温时间越长，出现裂纹的倾向越大。

从高倍组织可见，1180℃保温1OOmin,裂纹沿晶界延伸，晶粒粗大（为1-3级，个别为0级），晶界加粗，有氧化点，个别晶界已开始熔化，断口粗糙。1120℃保温lOOmin和1180℃保温50min及lOOmin，表面脱碳严重。

为厂使试验更准确，在电炉内加热做了第二批试验，采用四种不同温度和一种保温时间。

根据上述两批试验可知，锻造温度过高、保温时间过长是造成锻件裂纹的主要因素之一。加热温度过高，造成过热，甚至出现铁素体使锻件的塑性下降；加热时间过长，表面氧化脱碳严重，促使高温铁素体过早地在表面形成，因而使锻件表面塑性大大降低。(三）防止对策

经过上述试验分析，将原工艺规范作了如下修改：

1)预热（800-900℃在炉门口，保温10-15min)—加热（10501180℃ 保温25-50min)—自由锻制坯—吹砂—预热（800-900℃在炉门口，保温10-15min)—加热 (1050-1150℃ 保温25-50min)—模锻—退火（740℃±20℃保温3h)—矫正—退火(860℃)—酸洗?吹砂。

2)预热（800-900℃在炉门口，保温10-15min)—加热（1050-1150℃ 保温25-50min)—锻造—吹砂—矫正—退火（860℃)—酸洗—吹砂。

新工艺规范1)适合两次成形锻件，新工艺规范2)适合一次成形锻件。与原工艺规范比较，可知新工艺规范有如下特点：

1)锻造始锻温度降低，即由1180℃下降为1150℃。

2)增加预热（温度为800-900℃,保温10-15min)。

3)自由锻后取消酸洗（在未退火情况下）。

4)模锻后取消酸洗（在未退火情况下）。

5)模锻后增加退火，消除内应力。

根据新工艺规范，结合现场生产，做了第三批试验。试验证明了新规范的合理性。

C54020-01锻件未自由锻，一次模锻成形，共试验128件，两个炉号未退火，全部吹砂，也未发现裂纹。

试验证明，加热温度和加热时间适当是免除锻造裂纹的因素之一。而锻后对零件及时退火是消除裂纹的重要因素。2Cr13锻件锻后如不及时退火、消除组织应力，则经过强酸腐蚀 往往出现腐蚀裂纹。

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