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锻造件在锻造时产生裂纹的现象分析与解决
- 2021-08-28-

  在大锻造件锻造的过程中,当原材料质量差或锻造工艺不合适时,往往容易出现锻造裂纹,以下是一些由劣质材料引起的锻造裂纹案例分析与对策:

  一、铸锭缺陷引起的锻造裂纹:

  大多数铸锭缺陷可能会在锻造过程中导致开裂。图6-8为2Cr13主轴锻件的中心裂纹。这是因为6T钢锭的结晶温度范围窄,线收缩系数大。冷凝进料不足,内外温差大,轴向拉应力大,沿枝晶开裂,在铸锭轴上形成晶间裂纹。裂纹在锻造过程中进一步扩展,并在主轴锻造过程中形成裂纹。可通过以下措施消除缺陷:①提高钢水纯度;②缓慢冷却铸锭以降低热应力;③采用良好的加热剂和保温帽,增加进料量;④采用中心压实锻造工艺。

  二、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的形式沿晶界析出,其熔点只982℃。在1200℃锻造温度下,晶界上的FES会熔化并以液膜的形式包围晶粒,破坏晶粒间的结合,产生热脆性,轻微锻造后会开裂。

  当钢中的铜在1100~1200℃的过氧化氢气氛中加热时,由于选择性氧化,钢表面将形成富铜区。当高过铜在奥氏体中的溶解度时,铜将以液膜形式分布在晶界,形成铜脆化,不能锻造。如果钢中仍然存在锡和锑,铜在奥氏体中的溶解度将严重降低,脆化倾向将加剧。由于铜含量高,在锻造加热过程中表面被选择性氧化,因此铜沿晶界富集,而锻造裂纹是由富铜相沿晶界成核和扩展形成的。

  三、异相(阶段二)导致的锻造裂纹:

  钢中二相的力学性能往往与金属基体的力学性能相差很大,因此在变形和流动过程中会产生附加应力,导致整个过程塑性下降。一旦局部应力高过不同相与基体之间的结合力,就会分离并形成孔洞。例如,钢中的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅酸盐等。如果这些相是稠密的。在高温锻造过程中,链状分布,格外是在沿晶界的弱结合力下,会出现裂纹。某铸锭锻造裂纹为宏观形貌,该裂纹是由沿晶界的细小AlN沉淀引起的。表面氧化,呈多面体柱状晶,微观分析表明,锻造裂纹与沿初生晶界大量析出细颗粒氮化铝有关。

  防范氮化铝晶间析出导致锻造件开裂的对策如下:

  1、制约钢中铝的添加量,去除钢中的氮或通过添加钛制约AlN沉淀;

  2、采用热送锭和过冷相变处理工艺;

  3、提高热送温度(>900℃),直接热锻;

  4、锻造前应进行充分的均匀化退火,以扩散晶界处的沉淀物。