高速鋼鍛造常見的缺陷是裂紋,現(xiàn)就種種裂紋現(xiàn)象作解析。
1、“十字”開裂(對角線裂紋)
裂紋常規(guī)出現(xiàn)在矩形截面上,裂紋沿兩條對角線呈十字形分布(有時也僅在一條對角線上出現(xiàn))。這種裂紋是在拔長過程中最典型的缺陷。產(chǎn)生的原因主要有5點(diǎn)。
1)由原材料的裂紋、中心疏松、碳化物剝落等缺陷的聚集擴(kuò)展而發(fā)展而產(chǎn)生,這種裂紋的裂口比較粗糙。
2)碎裂 加熱溫度過高或在高溫下停留時間過長,致使強(qiáng)度下降。此原因造成鍛裂工件的裂口比較粗糙。
3)鍛件溫度低或加熱時間不足,使材料的塑性降低,這種原因產(chǎn)生的裂紋的裂口比較光潔。
4)拔長操作送量過大引起鍛件橫向展寬變形過度。
5)拔長操作失誤,出現(xiàn)“大角”,此裂紋多沿長對角產(chǎn)生。
2、碎裂
裂紋寬、深,位于坯料的端面,裂紋粗糙,周邊有小裂紋或孔坑,甚至有熔化現(xiàn)象,一般在鍛造剛開始即現(xiàn)。產(chǎn)生的主要原因有3點(diǎn)。
1)原材料有內(nèi)部裂紋、縮孔殘余,碳化物顆粒粗大或嚴(yán)重堆積等缺陷。
2)加熱溫度過高或在高溫階段停留時間過長,產(chǎn)生嚴(yán)重過熱甚至過燒。
3)錘擊不當(dāng)。
3、縱向表面裂紋
鍵槽拉刀等矩形工件拔長時,在寬度側(cè)面表面上?,F(xiàn)縱向裂紋,這種裂紋細(xì)、淺、長度不一。產(chǎn)生的原因主要有4點(diǎn)。
1)原材料表面裂紋的拉長或擴(kuò)展。
2)矩形截面的長、寬比過大或拔長時產(chǎn)生橫向彎曲。
3)終鍛溫度過低,錘擊力過大。
4)鍛后未有緩冷或鍛后至退火之間放置時間過長。
4、橫向表面裂紋
矩形鍛件拔長常見側(cè)面有微裂,方向與軸呈垂直分布,多起源于鍛件降溫最快的區(qū)域(棱角),產(chǎn)生的原因主要有3點(diǎn)。
1)原材料表面缺陷(折疊、凹坑、結(jié)疤、氣孔等)引起。
2)錘砧邊緣圓角半徑過小,拔長時在側(cè)表面形成清角錘痕,當(dāng)兩側(cè)面的錘印在棱角處相重合時,很容易在該處產(chǎn)生橫向裂紋。
3)拔長送進(jìn)量過小且壓下量過大,鍛件表面形成折疊。
5、矩形截面鍛件內(nèi)部橫向裂紋
這種裂紋產(chǎn)生的主要原因是拔長操作時拉送量過小(送進(jìn)長度與鍛件厚度之比小于0.5),使變形區(qū)內(nèi)產(chǎn)生與細(xì)長桿件鐓粗時相似的中間鍛不透現(xiàn)象。
6、端面微小裂紋
此種裂紋位于鍛件端面,裂紋短、細(xì),一般出現(xiàn)于鐓粗過程中的鉚鍛(倒角鐓粗)或拔長工序。產(chǎn)生的主要原因有3點(diǎn)。
1)原材料有中心疏松、碳化物剝落、碳化物顆粒粗大。
2)鐓拔過程中由于熱效應(yīng)引起鍛件局部溫度驟升,降低鋼的強(qiáng)度。
3)鍛件的某一端面接觸下砧時間過長,造成表面溫度過低,降低了材料的塑性。
7、圓截面鍛件中心裂紋
這種裂紋裂口寬、深并平行縱軸分布。有的裂紋從端面可見,有的從外面上看不見。前者在滾圓過程中發(fā)現(xiàn),后者可在機(jī)加工序車削內(nèi)孔時發(fā)現(xiàn)。產(chǎn)生的主要原因有4點(diǎn)。
1)原材料有中心裂紋、疏松、碳化物顆粒粗大等缺陷。
2)滾圓過程中產(chǎn)生較大的橫向拉力。
3)滾圓時擴(kuò)大了方截面拔長或倒棱時形成的初生裂紋。
4)始鍛溫度過高或終鍛溫度過低。
8、圓截面鍛件表面縱向裂紋
此裂紋的特征是在圓截面的側(cè)表面上,裂紋走向略平行于縱軸,裂紋較寬,深淺不一,一般是在鐓粗時發(fā)現(xiàn),修磨后可繼續(xù)鍛造。產(chǎn)生的原因有3點(diǎn)。
1)原材料表面裂紋的擴(kuò)大或發(fā)展。
2)加熱溫度低或保溫時間不足。
3)鍛造時側(cè)表面脹鼓變形過大。
9、圓截面鍛件表面橫向裂紋
這種裂紋在鍛件側(cè)表面上呈橫向分布,裂紋寬、深、長。往往是在鍛件退火后發(fā)現(xiàn)。產(chǎn)生的原因主要有4點(diǎn)。
1)坯料表面有折疊、斑疤或較深窄的橫向磨裂。
2)坯料在拔長時于側(cè)表面形成明顯的錘痕或折疊,鐓粗時成為裂紋源。
3)鉚鍛過渡,鐓粗時形成橫向匯流折波。
4)鍛件冷卻過急或沒能及時退火。
10、盤形刀片內(nèi)孔碳化物剝落
這種缺陷多發(fā)現(xiàn)在車內(nèi)孔或淬火后,碳化物剝落在內(nèi)孔壁上發(fā)生,位置居中,方向與水平略呈傾斜(與原材料碳化物帶的鐓粗走向一致)。這種缺陷雖不能稱之為裂紋,但也破壞了金屬的連續(xù)性。與一般鍛裂相比,缺口較寬、尾部變鈍,多產(chǎn)生于外形尺寸較大的圓餅鍛件,如剃齒刀、盤形插齒刀等鍛件。
原材料心部有明顯的碳化物帶,在鐓粗過程中被壓縮、聚集、折疊,在車內(nèi)孔或淬火時脫落。
11、沖孔周邊裂紋
此裂紋的特征是:裂紋位于沖孔后的周邊棱角上,呈放射狀“徑向”分布,有的沖孔時當(dāng)即呈現(xiàn),有的在沖孔后發(fā)現(xiàn)并擴(kuò)展,產(chǎn)生的原因主要有3點(diǎn)。
1)沖孔時鍛件表面溫度過低,塑性下降。
2)沖頭或錘砧沒有預(yù)熱。
3)擴(kuò)孔沖子錐度過大。
12、萘斷口
在熱處理淬火時常發(fā)現(xiàn)車刀一頭組織正常,而另一頭有萘斷口;大直徑銑刀某一個邊緣有萘斷口,而不經(jīng)鍛造制作的刀具均無萘斷口,說明萘斷口是由于鍛造不良所致。一般認(rèn)為鍛造產(chǎn)生的萘斷口有兩個原因:
1)鍛造比太小,變形甚微(10%~15%),而且終鍛溫度很高(如在1100~1050℃)。
2)返修品不經(jīng)中間退火或退火不良有可能產(chǎn)生萘斷口。
13、表面嚴(yán)重脫碳
這是由于在加熱時,在高溫下停留時間過長,表面的碳量過分燒損所致。特別是W-Mo系鋼脫碳的趨向越嚴(yán)重。因此,要嚴(yán)重控制在高溫下的停留時間。在能夠使鋼均熱的前提,其停留時間應(yīng)盡量短時,如在保護(hù)氣氛下加熱更佳。
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