【材料课件】塑性加工工程学2.pptx

4、锻后冷却不当产生的缺陷主要有：冷却裂纹、 网状碳化物等；
5、锻后热处理工艺不当产生的缺陷主要有：硬度 过高或过低、硬度不均等。
二、塑性成形件质量分析的一般过程及分析方法 1．塑性成形件质量分析的一般过程
塑性成形件的质量问题可能发生在塑性成形生产 过程中，但在热处理、机械加工过程中或使用过程 中才反应出来。 可能是由于某一生产环节的疏忽或工艺不当而引 起。 可能是由于设计和选材不当而造成。
金属的组织与材料的化学成分、冶炼方法、 塑性成形工艺及热处理工艺规范等因素有关。
塑性成形工艺规范对塑性成形件的组织有重 要的影响，尤其对那些在加热和冷却过程中 没有同素异构转变的材料。
如奥氏体和铁素体耐热不锈钢、高温合金、 铝合金和镁合金等，主要依靠在塑性成形过 程中，正确控制热力学工艺参数来改善塑性 成形件的组织和提高其性能。
破坏性试验，将待分析的缺陷成形件进行解剖，从缺陷处取 样分析。
低倍组织试验 可以暴露成形件的宏观缺陷，这类试验包括硫印试验、热
蚀和冷蚀酸浸试验、断口试验等。
高倍组织 对于研究和分析缺陷的微观特征、形成机理有重要意义。
金属变形流动分析试验
对分析裂纹、折叠和粗晶的形成、流线的分布和 穿流等有特殊意义。
塑性成形件中缺陷的形成原因也是多方面的，依 据缺陷的宏观与微观特征来判断是纯属塑性成形工 艺因素引起还是与原材料质量有关，是制定的工艺 规程不合理还是执行工艺不当所致，确切的结论只 有在经过细致的试验分析后才能作出。
关于塑性成形件的缺陷 表现在成形件外观方面，如外部裂纹、折叠、折 皱、未充满或缺肉、压坑等； 表现在塑性成形件内部，如各种低倍组织缺陷 （裂纹、发纹、疏松、粗晶、表层脱碳、非金属夹 杂、白点、偏析、树枝状结晶、缩孔、流线紊乱、 有色金属的穿流、粗晶环、氧化膜等）； 反映在微观组织方面，如第二相的析出等； 反映在成形件的性能方面，如室温强度或塑性、 韧性、疲劳性能等不合格，瞬时强度、持久强度和 持久塑性、蠕变强度等高温性能不符合使用要求。
塑性加工工程学
——锻件质量控制理论 主讲 曹建刚
第三章 锻件成形质量控制理论
第一节 概述
经塑性成形后的坯料或零件，其质量（包括外形 质量和内部质量）对零件的使用寿命有极大影响。 例如，国内外航空发动机的涡轮盘、涡轮叶片、 压气机叶片的炸裂和折断事故，汽车发动机和高速 柴油机连杆在运行中的折断事故等，都与其锻件的 内部质量有极为密切的关系。又如，锻件质量优良 的Cr12钢冷冲模可冲压300万次以上，而质量低劣的 同样模具寿命却不足5万次。 塑性成形件的外形质量比较直观，而内部质量 （组织、性能、微裂纹、空洞等）问题必须借助于 一些专门的试验方法才能分析清楚。 塑性成形件的质量除与塑性成形工艺和热处理工 艺规范有关外，还与原材料的质量有密切关系。
一、原材料及塑性成形过程申常见的缺陷类型
1、原材料中常见的缺陷主要有：毛细裂纹、结疤、 折叠、非金属夹杂、碳化物编析、非金属夹杂物、 白点、缩孔等；
2、加热不当产生的缺陷主要有：过热、过烧、加 热裂纹、铜脆、脱碳、增碳等；
3、成形工艺不当产生的缺陷主要有：大晶粒、晶 粒不均匀、裂纹（十字裂纹、表面龟裂、飞边裂纹、 分模面裂纹、孔边龟裂等）、锻造折叠、穿流、带 状组织等；
在对塑性成形件质量分析时，往往是将低倍组织 试验、金相试验及金属变形流动分析试验结合起来 同时进行，这样才有可能对缺陷的性质与形成原因 有一个比较完整的认识。
对于塑性成形件，除了必须保证所要求的形 状和尺寸外，还必须满足零件在使用过程中所 提出的各种性能要求：
如强度指标、塑性指标、冲击韧性、疲劳强 度、断裂韧性和抗应力腐蚀性能等，对在高温 下工作的零件，还要求有高温瞬时拉伸性能、 持久性能、抗蠕变性能和热疲劳性能等。
塑性成形件的性能又取决于组织。不同材料 或同一种材料的不同状态，其组织都是不同的， 性能也是不同的。
（4）提出解决措施 在明确成形件中产生缺陷原因的基础上，结合生 产实际提出预防措施及解决办法。
2．塑性成形件质量分析的方法 塑性成形件表面的质量问题一般都与加热和变形有关，
如表面缺陷——裂纹、折叠等，都有氧化皮存在，而其内部 的缺陷及性能不合格，皆与塑性成形过程中的热力学因素有 关。
分析方法：
低倍组织试验 金相试验 金属变形流动性成形件缺陷部位、缺陷处的宏观 特征， 初步确定是原材料质量问题所起的缺陷还是塑性 成形工艺或热处理工艺本身造成的缺陷。
（3）试验研究分析 是确定塑性成形件缺陷原因的主要试验阶段 对有缺陷的成形件进行取样分析，确定其宏观与 微观组织特征 必要时还需作工艺参数的对比试验，研究和分析 产生缺陷的原因。
无论是表现在塑性成形件外部的，或是表现 在内部和性能方面的质量问题，它们之间在大 多数情况下是互为影响的，往往是互相联系、 伴随产生并恶性循环。 例如，过热或过烧通常会造成晶粒粗大、锻 造裂纹、表层脱碳以及塑性、韧性等力学性能 降低等质量问题； 材质内部有夹杂则可能引起内部裂纹，内裂 纹的进一步扩大与发展就可能暴露为成形件表 面裂纹。 所以，在对塑性成形件质量分析时，必须认 真地观察和分析缺陷的形态和特征，查明质量 问题的真实原因。
对塑性成形件进行质量分析的一般过程是：
（l）调查原始情况
调查原始情况应包括：
原材料、塑性成形工艺及热处理工艺情况。
在原材料方面，要弄清楚塑性成形件材料牌 号、化学成分、材料规格和原材料质量保证单 上所载明的各项试验结果，必要时还要弄清原 材料的冶炼、加工工艺情况；
在塑性成形工艺和热处理工艺方面，要调查 工艺规程的制定是否合理、加热设备及加热工 艺是否正常、塑性成形操作是否得当等。
对于由塑性成形件制成的零件在使用过程中所产 生的缺陷和损坏 需要查明是否由塑性成形件本身质量问题引起 还需要弄清楚零件的使用受力条件、工作部位与 环境以及使用维护是否得当等情况。
在排除了零件设计、选材、热处理、机加工及使 用等方面的因素之后，才能集中力量从塑性成形件 本身质量上寻找缺陷和损坏的产生原因。