大型锻件的缺陷与对策:锻造裂纹

矽艺守

　　在大型锻造中，当原材料质量不良或锻造工艺不当时，常易产生锻造裂纹。下面介绍几个由于材质不良引起锻裂的情况。
　　(1)钢锭缺陷引起的锻造裂纹
3 x- X4 N5 c! P/ _　　大部分钢锭缺陷，锻造时都可能造成开裂，图片6-8所示为2Cr13主轴锻件中心裂纹。这是因为该6t钢锭凝固时结晶温度范围窄，线收缩系数大。冷凝补缩不足，内外温差大，轴心拉应力大，沿枝晶开裂，形成钢锭轴心晶间裂纹，该裂纹在锻造时进一步扩展而成主轴锻件中已裂纹。该缺陷可通过下列措施予以消除：①提高冶炼钢水纯净度；②铸锭缓慢冷却，减少热应力；③采用良好的发热剂与保温帽，增大补缩能力；④采用中心压实锻造工艺。
* ?- ~- _' x; p/ V　　(2)钢中有害杂质沿晶界析出引起的锻造裂纹。
; a1 o. |; Q# r% b8 ?" A3 u　　钢中的硫常以FeS形式沿晶界析出，其熔点仅有982℃，在1200℃锻造温度下，晶界上FeS将发生熔化，并以液态薄膜形式包围晶粒，破坏晶粒间的结合而产生热脆，轻微锻击就会开裂。
1 f1 `/ F5 U: v5 x6 v　　钢中含铜在1100～1200℃温度下的过氧化性气氛中加热时，由于选择性氧化，表层会形成富铜区，当超过铜在奥氏体中溶解度时，铜则以液态薄膜形式分布于晶界，形成铜脆，不能锻造成形。如果钢中还存在有锡、锑还会严重降低铜在奥氏体中的溶解度，加剧这种脆化倾向。钢锻件网状裂纹，因含铜量过高，锻造加热时，表面选择性氧化，使铜沿晶界富集，锻造裂纹沿晶界富铜相生核并扩展而形成。
　　(3)异相(第二相)引起的锻造裂纹
　　钢中第二相的力学性能往往和金属基体有很大的差别，因而在变形流动时会引起附加应力导致整体工艺塑性下降，一旦局部应力超过异相与基体间结合力时，则发生分离形成孔洞。例如钢中的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅酸盐等等。假如这些相呈密集。链状分布，尤其在沿晶界结合力薄弱处存在，高温锻压就会开裂。20SiMn钢87t锭因细小的AlN沿晶界析出引起锻造开裂的宏观形貌，其表面已经氧化，呈现多面体柱状晶。微观分析表明，锻造开裂与细小的颗粒状AlN沿一次晶晶界大量析出有关。
' F' b# k; y; d8 u/ X　　防止因氮化铝沿晶析出引起锻造开裂的对策是：
- A4 X8 z2 S. E# ]1 G& U5 V　　1)限制钢中加铝量，去除钢中氮气或用加钛法抑制AlN析出量；
　　2)采用热送钢锭，过冷相变处理工艺；
　　3)提高热送温度(＞900℃)直接加热锻造；
, w2 q" z  h4 k/ ~0 Q0 c　　4)锻前进行充分的均匀化退火，使晶界析出相扩散。
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