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锻造异形件偏析缺陷的问题分析与解决
- 2021-08-21-

  在锻造异形件制造中,会因不同的因素产生不同缺陷,其中偏析问题是常见的一种缺陷,那么何为偏析?又如何解决这一缺陷呢?且看本文分解:

  钢中化学成分和杂质的不均匀分布称为偏析。通常,高于平均成分的称为正偏析,低于平均成分的称为负偏析。也有宏观偏析,如区域偏析和微观偏析,如枝晶偏析和晶间偏析。

  锻造件中的偏析与钢锭偏析密切相关,钢锭偏析程度与钢种、钢锭形状、熔炼质量和浇注条件有关。合金元素、钢中杂质含量和气体都加剧了偏析的发展。铸锭越大,浇注温度越高,浇注速度越快,偏析越严重。

  一、区域偏析:

  它属于宏观偏析,是由凝固过程中钢液的选择性结晶、溶解度变化和比重差引起的。例如,在浮动过程中,钢中的气体驱动富含杂质的钢水上升带轨迹,形成晶须∧形偏析。初个结晶的晶体顶部和杂质具有高熔点的下沉,仿佛轴∨结晶雨落下形成的形状偏析。它在铸锭底部沉淀,形成负偏析沉积锥。末后,在上部凝固区,碳、硫、磷等偏析元素富集,成为缺陷较多的正偏析区。

  防范锻造异形件产生区域偏析的对策是:

  1、降低钢中偏析元素和硫、磷等气体的含量,如炉外精炼、真空碳脱氧(VCD)处理和钢锭底部吹氩。

  2、采用多炉联合浇注、冒口补浇、振动浇注、保温冒口等措施,提高冒口的进料能力。

  3、严格控制注射温度和注射速度,采用短粗锭型,改善结晶条件。

  在锻件的横向低倍试件上,存在与铸锭轮廓相对应的框架特征,也称为框架偏析。由于变形过程中铸锭中的偏析带沿分型面扩展,因此呈现框架形状。偏析区由细小的气孔和富集的元素组成,严重影响锻件组织和性能的均匀性。

  电渣重熔因其纯度高、晶体结构合理,已成为生产重要锻造异形件坯料的一种方法。然而,如果在重熔过程中电流和电压不稳定,则会形成波纹偏析。当电流和电压增大时,钢液过热,结晶速度减慢,钢液中的溶质元素在结晶前沿偏析形成富集区;当电流和电压降低时,熔体的偏析程度降低,这种周期性变化形成波纹状偏析带。

  区域偏析是在横向低倍酸浸试样上以分散的黑点形式出现的,称为点偏析。

  二、枝晶偏析:

  属于微偏析。枝晶结晶和晶间微区的不均匀性可能导致组织和性能的不均匀分布。扫描电子显微镜(SEM)、波谱仪(WDS)和能谱仪(EDS)可用于检测和澄清原因。通常来说,通过高温扩散加热、锻造合理变形和均匀化热处理可以消除或减少锻造异形件产生不利影响。