金属常见加工工艺缺陷的特征、原因、影响及措施

3.晶粒粗大或粗细不均 造成晶粒粗细不均是由于钢板原始晶粒粗大或大小不均，或由于钢板在一定的预先冷变形
度下，金属再结晶退火加热温度过高或时间过长所致。晶粒粗大或粗细不均会导致在变形量较 大的部位产生裂纹，且裂纹多沿粗细混晶交界区择优分布。
三.由于材料成分、性能不合格
1.成分不合格 冷冲用钢板的化学成份应严格控，特别是碳、硫、磷元素极为重要。碳元素在钢中形成渗
2.带状组织 钢中带状组织是由铁素体和珠光体相间分布组成。它是由于碳、磷、硫晶间偏析，在热压
力加工中使之沿着金属变形方向被拉长，呈带状分布的夹杂物。 由于带状组织的取向平行于钢材轧制方向，而铁素体和珠光体的强度及塑性差异悬殊，因
此，冷冲时当钢件的变形方向与钢板带状组织相垂直，容易产生拉裂和撕裂。由于钢板带状组 织引起的冲裂，裂纹平行于钢板轧制方向，裂纹粗大，显微观察时裂纹多沿珠光体边缘分布、 取向平行于带状组织。
3.鳞片状毛刺
以较低或中等切削速度切削塑性金属时，加工表面往往会出现鳞片状毛刺，尤其对圆孔采 用拉削方法更易出现，若拉削出口毛刺没有去除，则将成为使用中应力集中的根源。
4.“R”加工过小
零件拐角半径小，尤其是横截面形状发生急骤的变化，会在局部发生应力集中而产生微裂 纹并扩展成疲劳裂纹，导致疲劳断裂。
3.涡流
金属在锻造过程中由于剧烈的热变形使金属组织发生晶粒结晶重新定向排列，形成结晶织 构和金属中的非金属夹杂物、树枝晶偏析、第二相质点等沿热加工方向形变延伸呈带状分布， 形成了锻件的纤维状组织即锻造流线。
产生的原因主要是表面氮浓度富集，化合物虽连续粗大网络状分布。在磨削时倾向于脱落 的氮化层的显微结构特点是沿奥氏体晶界存在稠密的网状氮化物，它的存在使晶格畸变加剧， 在位错与晶界处三向应力增大，在磨削力、热应力及组织应力的作用下，粗大的氮化物网络边 界区切口效应敏感性增大，造成综合应力叠加，当这种应力超过渗层的强度极限时，即产生脆 性破裂与剥落。当晶界强度大于晶内强度时，则裂纹沿晶扩展产生脆裂及剥落；当晶界强度等 于晶内强度时，则裂纹的扩展呈穿晶脆裂及剥落。
碳体，硬而脆，含碳量增加钢的强度，硬度增加，塑性降低；硫是钢中的杂质元素，硫与铁和 锰形成FeS、MnS夹杂物，促使钢材在轧制时形成带状组织，磷与铁形成脆性大的Fe3P，使钢在 室温下强度提高，脆性增加。由于化学成分超标造成冲裂，一般裂纹取向不定，裂纹边缘部分 无显著塑性变形，且数量较大。
2.性能不合格 由于材料机械性能和工艺性能不合格而导致的冲裂，裂纹尺寸一般较大，且批量较大。
2.收口裂纹
液压收口裂纹是在滚压收口过程中，收口部分金属不仅受到弯曲应力而且受到切向应力作 用，表层金属变形剧烈，如滚压速度和挤压应力选择不当，则容易形成表层金属破裂。
3.扩口裂纹
有的液压导管接口处需进行扩口，若扩口进给量大，材料塑性差或材料表面存在缺陷，则 往往产生扩破或扩口裂缝。
冷冲压力加工裂纹产生原因的特征、原因、措施
2.锈蚀 钢材表面锈蚀以后，断裂韧性降低，脆蚀增加，冷冲时容易在锈蚀处出现裂纹。较严重的
局部表面，裂纹边缘粗糙，形如锯齿，无固定的分布取向。
二.由于材料内部缺陷导致冲裂
1.球化退火不良 冷冲压多是一次成型，且变形量较大。它要求冷冲用钢必须具有较低的屈强比和较高的塑
性，因此常用低碳结构钢，低合金结构银来加工冷冲零件。钢的显微组织要求为球状珠光体， 但由于材料球化退火不良，容易得到铁素体和片状珠光体或铁素体和片、粒状珠光体。由于片 状珠光体硬度高、塑性差，对于变形量较大的冲压加工极为不利，冲压裂纹多呈透镜状，穿晶 扩展。
较大的残余应力会引起应力腐蚀裂纹的出现。 为了消除磨削应力．进一步稳定组织和尺寸，在磨削后可进行低于前次回火温度 20℃的附 加回火。
4.磨削裂纹
磨削裂纹有呈直线状分枝、与磨削方向垂直并彼此基本平行分布和呈网状分布两种。 由于磨削过烈，砂轮过钝，促使表面在瞬时间温度高达 1000℃左右，若冷却不当，易形成 明显的二次淬硬层。由于二次淬硬层使表面产生很大的热应力和组织应力，再加上高速磨削时 的滚压应力。其总应力超过磨削件本身强度极限时，即导致磨削裂纹。
2.拉穿
拉伸件底部拉穿，多属拉应力超过材料抗拉强度所致。
3.波浪形
在拉伸过程中，由于坯料边缘在切线方向受到压缩而产生波浪形。
4.折皱
拉伸件表面折皱。拉伸所用坯料的厚度越小，拉深的深度越大，越容易产生折皱。为了防 止折皱产生，可用压板把坯料压紧。
5.横向裂口
S15A 经下料——镦饼——退冲火——制——收口——成型等 20 余道工序加工成成品。其 中，共经过三次冲制，冲制前采用中频感应加热退火工艺对冲制工件进行软化，而深冲件上横 向裂口的产生是在第二次冲制时开始出现，在第三次冲制后发现最多。裂口附近的表层金属有 全脱碳和氧化铁沿裂口分布的现象。
磨削变越多，颗粒越 大，抗腐蚀能力越弱，压应力越低。
2.表面烧伤与剥皮
工件磨削表面呈明显色彩的斑点状、块状、带状，点片状、线状或细螺旋线形，鱼鳞片状、 或者整个表面都呈变色的烧伤痕迹。磨削淬火钢零件烧伤时往往伴随有磨削裂纹或剥皮。
此类缺陷多产生于渗碳零件磨削加工过程中。渗碳层表面在磨削过程中，砂轮与零件接触 面较大，砂轮过钝，进给量过大，零件表面磨削瞬间温度可高达 1000℃左右，表层金属发生加 热、回火、甚至退火的热处理过程，使零件表层产生一层氧化膜。由于传到工件表面的温度不 同，氧化膜的厚度也不同，它所表现的颜色也不同，所以，可以根据烧伤颜色来判断烧伤温度。 如深黄色相当于 500～600℃的温度，褐色相当于 700～800℃的温度，而兰黑色则可能达到相变 温度以上的温度。急冷时也易于在应力交界区域形成疲劳剥落。
一.由于材料表面缺陷导致冲裂
1.划痕 划痕在钢板、钢带、钢管上出现的粗细长短不等，有时呈周期分布。划痕似切口一样造成
应力集中而导致断裂，尤其是在冷冲压时，会成为裂纹或裂纹扩展的中心。如果划痕取向与零 件拉延方向垂直，冷冲时划痕因受张应力而开裂，反之则不易产生开裂。划痕引起的冷冲开裂， 裂纹取向都和划痕平行，且裂纹的局部或整个与划痕重合，在裂纹断口上有旧划痕迹。在冷划 痕的周围，具有局部微区塑性变形的特征；如果是热划痕，其表面残留有氧化锈蚀的痕迹，且 一般晶粒粗大。
5.加工精度不符合
切削加工后，构件尺寸、形状或位置、精度不符合工艺图纸或设计要求。不仅直接影响工 件装配质量、而且影响工件正常工作时应力状态分布、而降低工件抗失效性能。
6.表面机械损伤
切削加工过程中，构件表面相撞擦伤、碰伤、压伤……
金属零件冷冲拉常见缺陷的特征、原因、影响、措施
1.破裂
宏观裂纹。一般属拉伸系数太小，拉伸应力较大，容易产生拉裂；进行翻边工序时，如果 翻边的直径超过容许值，也会使孔的边缘造成破裂。板料冲裂一般与变形度和材料晶粒度有关。 如含碳量小于 0.2％的碳钢变形度达到 8～20％时，中间退火会导致晶粒长大，不均匀晶粒度则 导致冲裂。
3.表面残余应力
磨削表面残余应力，一般表现为拉应力，存在于零件表层内，它的大小和深度取决予磨削 热与工件材料特性有关。
由于较高的磨削热而使零件局部表面温度升高，达到不均匀热传导。引起塑性变形，因而 产生塑变应力，表层金属在急剧高温与冷却作用下，还会造成表层组织变化产生相变应力，表 现在磨削表面上即形成了残余应力。
防止措施是： (1)严格控制锻后退火组织晶粒在≤5 级至 8 级，不允许有 4 级晶粒存在； (2)调质索氏体组织的弥散应均匀细小，表层 10 微米处，不允许有游离铁素体存在； (3)氮化前工件不允许有锈斑，油污和蚀迹，防止工件表面严重的“打弧”现象出现。氨气 应严格过滤，过滤口用一段时间后必须清理。
5.点剥落及点蚀坑
38CrMoAlA 钢主轴离子氮化，于精磨与超精磨之间，磨削表面有分散分布的和成簇分布的 脆性点剥落及点蚀坑。其大小及深度均较一致。大小在 0.5～2 毫米范围，深度为 0.05～0.15 毫米之间。
光学显微暗场形貌检查发现，在点剥落及点蚀坑内既有脆性剥离的残留金属，又有氧化腐 蚀产物，呈白色与黑色蘑菇云状分布，电镜形貌呈沿晶剥落及穿晶断裂，同时，在剥离区域有 明显的二次裂纹，具有应力腐蚀和氢脆特征。
2.折叠
锻件一部分表面金属折入锻件内部，使金属形成重迭层缺陷称为折叠。 锻造折叠是一种常见的锻造缺陷，经常出现在锻件表面，外观类似裂缝。具有一定长度， 斜向深入锻件内部，通常以单个状态存在；折叠流线弯折，但连续性来断。它是由于热金属的 突出部分在锻造过程中被压入金属表面形成。锻胚或锻锤上的氧化皮或润滑剂等未清除干净被 锻入热金属表面，以及锻件在拔长操着中由于送进量小于压下量也能形成折叠。 折叠的高倍特征是开口较大，尾端圆钝，有时有分叉，折叠内充满氧化物，一般与金属表 面呈锐角。钢铁锻件折叠试样经腐蚀后观察，折叠的两侧有较明显的氧化脱碳现象。 金属在模锻过程中如坯料尺寸或形状不当，放置位置不妥，或是由于棒料下料后端面未能 将较大毛刺去净，以及模具型腔不合理，锻件分模面选择不当等原因，都有可能在锻件上引起 各种形式的折叠缺陷。钢材在热轧时形戊的折叠往往比较严置，在零件加工过程中即可暴露出 来。热镦粗工艺过程中也会产生折叠。 折叠是锻件的一种表面缺陷，如残留在成品零件表面有可能成为疲劳裂纹源，造成疲劳失 效。也有的可能在热处理淬火时扩展成为裂纹造成零件报废。 防止锻造折叠产生的措施是：合理选择毛科尺寸，注意清理毛刺和清除氧化皮，提高模具 光洁度，增大模具圆角半径，加强润滑，注意锻造时的送进量及操着方法等。
金属零件常见切削加工缺陷的特征、原因、影响、措施
1.表面粗糙
加工表面粗糙度不符合工艺图纸或设计图纸要求。使用中降低疲劳性能和零件使用寿命。， 刀刃不光洁不仅会增大切削变形，而且使刃口锯齿状缺陷全部复印到已加工表面，降低加工表 面粗糙度。
2.深沟痕
加工表面存在有单独深沟痕。使用中将成为应力集中的根源。导致疲劳断裂。零件硬度低、 塑性大、切削速度较小或者切削厚度加大等，可使前刀面形成积削瘤。由于积削瘤的金属在形 成过程中受到剧烈变形而强化，使它的硬度远高于被切削金属，则相当于一个圆钝的刃口并伸 出刀刃之外，而在已加工表面留下纵向不规则的沟痕。