锻件缺陷分析
锻造对金属组织、性能的影响与锻件缺陷 锻件的缺陷包括表面缺陷和内部缺陷。有的锻件缺陷会影响后续工序的加工质量，有的则严重影响锻件的性能，降低所制成品件的使用寿命，甚至危及安全。因此，为提高锻件质量，避免锻件缺陷的产生，应采取相应的工艺对策，同时还应加强生产全过程的质量控制。 概要介绍三方面的问题：锻造对金属组织、性能的影响与锻件缺陷；锻件质量检验的内容和方法；锻件质量分析的一般过程。 （一）锻造对金属组织和性能的影响 锻造生产中，除了必须保证锻件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性能要求，其中主要包括：强度指针、塑性指针、冲击韧度、疲劳强度、断裂韧度和抗应力腐蚀性能等，对高温工作的零件，还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。 锻造用的原材料是铸锭、轧材、挤材和锻坯。而轧材、挤材和锻坯分别是铸锭经轧制、 挤压及锻造加工后形成的半成品。锻造生产中，采用合理的工艺和工艺参数，可以通过下列几方面来改善原材料的组织和性能： 1）打碎柱状晶，改善宏观偏析，把铸态组织变为锻态组织，并在合适的温度和应力条件下，焊合内部孔隙，提高材料的致密度； 2）铸锭经过锻造形成纤维组织，进一步通过轧制、挤压、模锻，使锻件得到合理的纤维方向分布； 3）控制晶粒的大小和均匀度； 4）改善第二相（例如：莱氏体钢中的合金碳化物）的分布； 5）使组织得到形变强化或形变——相变强化等。 由于上述组织的改善，使锻件的塑性、冲击韧度、疲劳强度及持久性能等也随之得到了提高，然后通过零件的最后热处理就能得到零件所要求的硬度、强度和塑性等良好的综合性能。 但是，如果原材料的质量不良或所采用的锻造工艺不合理，则可能产生锻件缺陷，包括表面缺陷、内部缺陷或性能不合格等。 （二）原材料对锻件质量的影响 原材料的良好质量是保证锻件质量的先决条件，如原材料存在缺陷，将影响锻件的成形过程及锻件的最终质量。 如原材料的化学元素超出规定的范围或杂质元素含量过高，对锻件的成形和质量都会带来较大的影响，例如：S、B、Cu、Sn等元素易形成低熔点相，使锻件易出现热脆。为了获得本质细晶粒钢，钢中残余铝含量需控制在一定范围内，例如Al酸0．02％～0．04％（质量分数）。含量过少，起不到控制晶粒长大的作用，常易使锻件的本质晶粒度不合格；含铝量过多，压力加工时在形成纤维组织的条件下易形成木纹状断口、撕痕状断口等。又如，在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢中，Ti、Si、Al、Mo的含量越多，则铁素体相越多，锻造时愈易形成带状裂纹，并使零件带有磁性。 如原材料内存在缩管残余、皮下起泡、严重碳化物偏析、粗大的非金属夹杂物（夹渣）等缺陷，锻造时易使锻件产生裂纹。原材料内的树枝状晶、严重疏松、非金属夹杂物、白点、氧化膜、偏析带及异金属混人等缺陷，易引起锻件性能下降。 原材料的表面裂纹、折叠、结疤、粗晶环等易造成锻件的表面裂纹。 （三）锻造工艺过程对锻件质量的影响 锻造工艺过程一般由以下工序组成，即下料、加热、成形、锻后冷却、酸洗及锻后热处理。锻造过程中如果工艺不当将可能产生一系列的锻件缺陷。 加热工艺包括装炉温度、加热温度、加热速度、保温时间、炉气成分等。如果加热不当，例如加热温度过高和加热时间过长，将会引起脱碳、过热、过烧等缺陷。 对于断面尺寸大及导热性差、塑性低的坯料，若加热速度太快，保温时间太短，往往使温度分布不均匀，引起热应力，并使坯料发生开裂。 锻造成形工艺包括变形方式、变形程度、变形温度、变形速度、应力状态、工模具的情兄和润滑条件等，如果成形工艺不当，将可能引起粗大晶粒、晶粒不均、各种裂纹、折叠。寒流、涡流、铸态组织残留等。 锻后冷却过程中，如果工艺不当可能引起冷却裂纹、白点、网状碳化物等。 （四）锻件组织对最终热处理后的组织和性能的影响 奥氏体和铁素体耐热不锈钢、高温合金、铝合金、镁合金等在加热和冷却过程中，没有同素异构转变的材料，以及一些铜合金和钛合金等，在锻造过程中产生的组织缺陷用热处理的办法不能改善。 在加热和冷却过程中有同素异构转变的材料，如结构钢和马氏体不锈钢等，由于锻造工艺不当引起的某些组织缺陷或原材料遗留的某些缺陷，对热处理后的锻件质量有很大影响。现举例说明如下： 1）有些锻件的组织缺陷，在锻后热处理时可以得到改善，锻件最终热处理后仍可获得满意的组织和性能。例如，在一般过热的结构钢锻件中的粗晶和魏氏组织，过共析钢和轴承钢由于冷却不当引起的轻微的网状碳化物等。 2）有些锻件的组织缺陷，用正常的热处理较难消除，需用高温正火、反复正火、低温分解、高温扩散退火等措施才能得到改善。例如，低倍粗晶、9Cr18不锈钢的孪晶碳化物等。 3）有些锻件的组织缺陷，用一般热处理工艺不能消除，结果使最终热处理后的锻件性能下降，甚至不合格。例如，严重的石状断口和棱面断口、过烧、不锈钢中的铁素体带、莱氏体高合金工具钢中的碳化物网和带等。 4）有些锻件的组织缺陷，在最终热处理时将会进一步发展，甚至引起开裂。例如，合金结构钢锻件中的粗晶组织，如果锻后热处理时未得到改善，在碳、氮共渗和淬火后常引起马氏体针粗大和性能不合格；高速钢中的粗大带状碳化物，淬火时常引起开裂。 锻造过程中常见的缺陷及其产生原因在锻造过中常见的缺陷中将具体介绍。应当指出，各种成形方法中的常见缺陷和各类材料锻件的主要缺陷都是有其规律的。 不同成形方法，由于其受力情况不同，应力应变特点不一样，因而可能产生的主要缺陷也是不一样的。例如，坯料镦粗时的主要缺陷是侧表面产生纵向或45°方向的裂纹，锭料镦粗后上、下端常残留铸态组织等；矩形截面坯料拔长时的主要缺陷是表面的横向裂纹和角裂，内部的对角线裂纹和横向裂纹；开式模锻时的主要缺陷则是充不满、折叠和错移等。各主要成形工序中常见的缺陷将在各主要成形工序中常见的缺陷与对策中详细介绍。 不同种类的材料，由于其成分、组织不同，在加热、锻造和冷却过程中，其组织变化和力学行为也不同，因而锻造工艺不当时，可能产生的缺陷也有其特殊性。例如，莱氏体高合金工具钢锻件的缺陷主要是碳化物颗粒粗大、分布不均匀和裂纹，高温合金锻件的缺陷主要是粗晶和裂纹；奥氏体不锈钢锻件的缺陷主要是晶间贫铬，抗晶间腐蚀能力下降，铁素体带状组织和裂纹等；铝合金锻件的缺陷主要是粗晶、折叠、涡流、穿流等 锻造工艺缺陷 (1) 锻造工艺不当产生的缺陷通常有以下几种 1.大晶粒 大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒 晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降， 2.晶粒不均匀 晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大。耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。 3.冷硬现象 变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能引起锻裂。 4.裂纹 裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料允许的塑性指针等，则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。 5.龟裂 龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。在锻件成形中受拉应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。引起龟裂的内因可能是多方面的：①原材料合cu、sn等易熔元素过多。②高温长时间加热时，钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。③燃料含硫量过高，有硫渗人钢料表面， 6.飞边裂纹 飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。飞边裂纹产生的原因可能是：①在模锻操作中由于重击使金属强烈流动产生穿筋现象。②镁合金模锻件切边温度过低；铜合金模锻件切边温度过高。 7.分模面裂纹 分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹。原材料非金属夹杂多，模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后常形成分模面裂纹。 8.折叠 折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合到一起而形成的。它可以是由两股（或多股）金属对流汇合而形成；也可以是由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动，两者汇合而形成的；也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成；还可以是部分金属局部变形，被压人另一部分金属内而形成。折叠与原材料和坯料的形状、模具的设计、成形工序的安排、润滑情况及锻造的实际操作等有关 折叠不仅减少了零件的承载面积，而且工作时由于此处的应力集中往往成为疲劳源 9.穿流 穿流是流线分布不当的一种形式。在穿流区，原先成一定角度分布的流线汇合在一起形成穿流，并可能使穿流区内、外的晶粒大小相差较为悬殊。穿流产生的原因与折叠相似，是由两股金属或一股金属带着另一股金属汇流而形成的，但穿流部分的金属仍是一整体 穿流使锻件的力学性能降低，尤其当穿流带两侧晶粒相差较悬殊时，性能降低较明显。 10.锻件流线分布不顺 锻件流线分布不顺是指在锻件低倍上发生流线切断、回流、涡流等流线紊乱现象 锻造工艺缺陷 (2) 如果模具设计不当或锻造方法选择不合理，预制毛坯流线紊乱；工人操作不当及模具磨损而使金属产生不均匀流动，都可以使锻件流线分布不顺。流线不顺会使各种力学性能降低，因此对于重要锻件，都有流线分布的要求。 11.铸造组织残留 铸造组织残留主要出现在用铸锭作坯料的锻件中。铸态组织主要残留在锻件的困难变形区。锻造比不够和锻造方法不当是铸造组织残留产生的主要原因 铸造组织残留会使锻件的性能下降，尤其是冲击韧度和疲劳性能等。 12.碳化物偏析级别不符要求 碳化物偏析级别不符要求主要出现于莱氏体工模具钢中。主要是锻件中的碳化物分布不均匀，呈大块状集中分布或呈网状分布。造成这种缺陷的主要原因是原材料碳化物偏析级别差，加之改锻时锻比不够或锻造方法不当 具有这种缺陷的锻件，热处理淬火时容易局部过热和淬裂。制成的刃具和模具使用时易崩刃等。 13.带状组织 带状组织是铁素体和珠光体、铁素体和奥氏体、铁素体和贝氏体以及铁素体和马氏体在锻件中呈带状分布的一种组织，它们多出现在亚共折钢、奥氏体钢和半马氏体钢中。这种组织，是在两相共存的情况下锻造变形时产生的带状组织能降低材料的横向塑性指针，特别是冲击韧性。在锻造或零件工作时常易沿铁素体带或两相的交界处开裂。 14.局部充填不足 局部充填不足主要发生在筋肋、凸角、转角、圆角部位，尺寸不符合图样要求。产生的原因可能是：①锻造温度低，金属流动性差；②设备吨位不够或锤击力不足；③制坯模设计不合理，坯料体积或截面尺寸不合格；④模膛中堆积氧化皮或焊合变形金属。
自由锻造的主要缺陷是
自由锻件主要缺陷产生原因一、横向裂纹：1、表面横向裂纹缺陷现象：锻造时坯料表面出现较浅（约10mm深）的横向裂纹或较深的横向裂纹。
产生原因：较浅裂纹是钢锭皮下气泡未焊合形成的，较深裂纹是由钢锭浇注受锭模内壁质量，钢水摆动和钢锭与锭模铸合等因素形成的。
2、内部横向裂纹缺陷现象：在锻件内部产生横向裂纹。
产生原因：冷钢锭在低温区加热过快或中心引起较大拉力造成，高碳钢和高合金钢塑性较差，在锻造操作相对送进量过小造成的。
二、纵向裂纹1、表面纵向裂纹A缺陷现象：经常在第一次拔长或镦粗时出现。
产生原因：锭模内壁缺陷和新锭模未很好退火，操作不当，高温高速浇注，钢锭脱模冷却不当或脱模过早，倒棱时压下量过大，轧制钢锭时产生纵向划痕等。
B缺陷现象：在坯料近帽口中心出现。
产生原因：由于钢锭冷却时缩孔未集中于帽口部分，锻造帽口端切头量过少，使坯料近帽口端存在二次缩孔或残余缩孔，锻造时引起纵向裂纹。
2、内部纵向裂纹A缺陷现象：坯料内部出现的纵向裂纹。
产生原因：这是利用拔长圆截面坯料，金属中心部分受拉力作用所致，或者因坯料未加热透彻，内部温度过低，拔长时内部沿纵向开裂等。
B缺陷现象：坯料内部出现的纵向十字裂纹，一般出现于高合金钢中。
产生原因：这是由于拔长时送进量过大或在同一部位反复多次锻造。
三、炸裂：缺陷现象：一般在坯料锻造前加热时或锻件冷却热处理后，在表面或内部炸开而形成的裂纹。
产生原因：因为坯料具有较高的残余应力，在未予清除的情况下，错误的采用快速加热或不适当的冷却引起裂纹。
四、自行开裂缺陷现象：常常在锻件锻造后、热处理后或锻制拔长后发生。
产生原因：坯料在锻造过程中已经形成微小裂纹，冷却或热处理中使之加剧或由于锻件内部有较大残余应力所致。
五、龟裂缺陷现象：锻件在锻造时表面出现的龟甲状或裂纹，钢料表面较浅的龟裂应清除后再锻造。
产生原因：由于钢中Cu、Sn、As、S的含量较多，或者在加热炉中铜料渗入，熔化的铜渗入钢料晶界，造成钢料热脆或者由于坯料开始锻温度过高，开始锻造时锤击过重等原因造成。
平锻机锻件缺陷分析及对策
关键词 ： 机械 制造 ； 平锻 机 ； 轴类件 ； 折叠； 错 模
中图分 类号 ： Ｔ Ｇ３ １ ５ ． ５ ＋ ２
１ 前言
文 献标 识码 ： Ｂ
其 凸缘 变形 ， 杆 部 尺 寸 就 难 以保 证 。
我公 司 １ ２ ５ ０ ｔ 平锻 机 主要 承担 着公 司轴 类 锻件 的生 产 任 务 ， 如 Ｓ Ｈ２ ３ ５ ６ ６、 ４ ３ ０ ４ ６ ３ ３、 １ ９ ６ ９ ４、 Ｊ Ｓ １ ８ ０ Ａ一 １ ７ ０ １ ０ ３ ０等 锻 件 。在 多 年 的 生 产 实 践 中 发 现 ， 平 锻机 锻 件 常 出现一 些 缺 陷 ， 如 ： 杆部 长 度 不稳 、 锻 件 变形 部 分折 叠 、 台阶处充 不满 及直 线度超 差等 。 本 文 根 据 经 验 积 累 ，对 以上 几 种 缺 陷 的 形 成 予 以分 析 并 给 出
料 在 下 偏 差 时 也 能 夹 紧 ，还 应 满 足 坯 料 夹 紧 变 形 后 的直径 要 大于锻 件杆 径下 偏差 ， 即
ｂ／ ２＞Ａ ＞ａ／ ２
易
产 生
折
叠 处
式 中： △ — — 夹 紧 模 膛 的偏 心 ；
一
坯料 下偏差 ；
图 ３ 吹风死 角位置
图 ４ 折叠产生位置
２ 平 锻 机 锻 件 缺 陷 及 解 决 措 施
前 ￣ ５ ６ ｍｍ 坯 料 最 小 径 向 可 为 ５ ５ ． ２ ｍｍ （ 加 热 后 为
２ ． １ 长度 不稳及 直线 度超 差 （ 杆部 弯 曲 ）
５ ５ ． ２ ｍｍ￣１ ． ０１ ５ ＝ ￣ ５ ６ ｍｍ） ， 存 在夹 紧镶块夹 不 紧的现 象 。此 时 锻 件 成 型 时 作 用 力 几 乎 全 部 作 用 于 夹 持 块
锻件 氧化皮 夹皮缺陷
锻件氧化皮夹皮缺陷锻件是一种常见的金属加工工艺，通过对金属材料进行塑性变形，使其形成所需形状和尺寸的零件。
然而，在锻件过程中，常常会出现一些缺陷，如氧化皮和夹皮等问题。
本文将围绕这两个问题展开讨论。
氧化皮是指锻件在高温下与空气中的氧发生反应，产生一层氧化物覆盖在金属表面。
氧化皮的存在不仅影响锻件的外观美观，还会对其力学性能产生负面影响。
氧化皮的形成主要是由于金属表面与空气中的氧气发生氧化反应，生成氧化物。
氧化皮的厚度与氧化时间和温度有关，一般情况下，温度越高，氧化皮的厚度越大。
为了去除氧化皮，可以采取机械方法，如打磨、抛光等，也可以采取化学方法，如酸洗、酸蚀等。
夹皮是指锻件在锻造过程中由于金属流动不畅或受到外界阻力的影响，造成金属流动中的一部分被困在夹层中，形成夹层缺陷。
夹皮的存在会降低锻件的强度和韧性，甚至导致零件失效。
夹皮的形成与金属的流动性、模具的设计以及锻造工艺参数等因素密切相关。
为了避免夹皮的产生，可以优化锻造工艺参数，如提高锻造温度、增加锻击次数等，同时还要合理设计模具，尽量减少金属流动的阻力。
针对氧化皮和夹皮缺陷，我们可以采取一系列的措施来解决。
首先，在锻件的制备过程中，应加强对原材料的管理，选择质量良好的金属材料，并严格控制锻造工艺参数，避免过高的温度和过长的锻造时间，以减少氧化皮的形成。
其次，在模具的设计和制作中要考虑金属流动的顺畅性，合理设计流道和浇口，减少金属流动的阻力，从而降低夹皮的产生风险。
此外，还可以采用防氧化涂层等技术手段来预防氧化皮的形成，或者在锻造过程中使用真空或惰性气体等环境来减少氧的接触，进一步降低氧化皮的产生。
氧化皮和夹皮是锻件中常见的缺陷问题，对锻件的质量和性能有着重要影响。
通过合理的材料选择、优化的工艺参数和模具设计，以及采用适当的预防措施，可以有效地减少氧化皮和夹皮的产生，提高锻件的质量和性能。
在实际生产中，我们应密切关注这些问题，不断改进和优化锻造工艺，以确保锻件的质量和可靠性。
锻件缺陷的主要特征及其产生的主要原因
锻件缺陷的主要特征及其产生的主要原因锻件缺陷的主要特征及其产生的主要原因000缺陷名称主要特征产生原因及的后果①由原材料产生的缺陷缺陷名称主要特征产生原因及的后果毛细裂纹（发裂）位于钢材表面，深约0.5-1.5mm的毛细裂纹轧制钢材时，钢锭的皮下气泡被辗长而破裂形成的。
锻前若不去掉，可能引起锻件裂纹结疤在钢材表面局部地方存在的一层易剥落的薄膜，其厚度可达1.5mm左右。
锻造时不能焊合，以结疤形态出现在锻件表面上浇注时，由于钢液飞溅而凝结在钢锭表面，轧制时被压成薄腊而贴附在轧材表面即为结疤。
锻后经酸洗清理，结疤剥落，锻件表面上出现凹坑折缝（折叠）在轧材端面上的直径两端出现方向相反的折缝。
折缝同圆弧切线成一角度，折缝内有氧化夹杂，四周有脱碳轧辊上型槽定径不正确，或型槽磨损面产生的毛刺在轧制时被卷成折叠锻前若不去掉，将残留锻件表面非金属夹杂物在轧材的纵断面上出现被拉长了的，或被破碎但沿纵向断续分布的非金属夹杂。
前者如硫化物，后者如氧化物、脆性硅酸盐主要是由于在熔炼时，金属与炉气、容器之间发生化反应形成的；另外，在熔炼浇注时由于耐火材料、砂子等落入钢液而引起层状断口往往出现在钢材的轴心部分。
在钢材的断口或断面上，出现一些与折断了的石板、树皮相似的形貌。
这种缺陷在合金钢，特别是铬镍钢、铬镍钨钢中出现较多，在碳钢中也有发现钢中存在非金属夹杂物，枝晶偏析、气孔、疏松等缺陷，在锻轧过程中沿纵向被拉长，使钢材断口呈片层状层状断口严重队低钢材横向力学性能，锻造时极易沿分层破裂成分偏析带在某些合金结构钢，如40GrNiMoA，38GrMoAlA等锻件的纵向低倍上，沿流线方向出现不同于流线的条状或条带状缺陷。
缺陷区的显微硬度与正常区的明显不同成分偏析带主要是由于原材生产过程中合金元素发生偏析造成的轻微的成分偏析带对力学性能影响不大，严重的偏析带低明显降低锻件的塑性和韧性缺陷名称主要特征产生原因及的后果亮条或亮带在锻件表面或锻件加工过的表面上，出现长度不等的亮条。
扇形段锻件心部缺陷分析与修复
的 作 用 ，整个 框 形 挡块 ２ ９ 设 计 成矩 形 框 结 构 ，以便
ห้องสมุดไป่ตู้
保持较好的强度及刚性。为保证夹紧管料 ，使镦头
零件质量稳 定，模具 工作 良好 。ＭＷ （ ２ ０ １ ２ １ ０ ２ ６ ）
参 磊
…
謦
４ ７
１ ０ 倍 的 管径 长 。
轨移动对管料 实施压紧。
与此 同时 ，拉 杆２ 也 随 同前 行 ，弹 簧３ 得 到 压 缩
为调整管料 的夹紧力 ，通过增减夹 紧滑块 ６ 与
固定 块 ９ 间接 缝 处 的 调 整 垫片 ８ 便 可 实现 。镦 头及 夹 紧斜 楔 及镦 头 凹模 ２ ４ 的 材料 选 用Ｃｒ ｌ ２ Ｍｏ Ｖ￣ Ｉ ］ 造，
压 缩后 的弹 簧 ３ 、１ ８ 的弹 力 作 用下 沿 夹 紧 滑座 ７ 、镦
为对夹紧的管料部位进行保护 ，左夹 紧块１ ０ 、右夹
紧块 １ １ 均采 用 铝铁 青 铜 制造 。 考 虑 到 冷挤 压 加 工 中 ， 由于 磨 损 及加 工 中的 正
常耗损等原 因 ，一些易损件需进行更换 ，为此，设 计 中充分考虑了模具的制造工艺性及 易损件更换 、
／ ｇ
Ｆｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ
扇形段锻件心部缺陷分析与修复
中冶陕压 重工设备有 限公 司 （ 陕西 渭南 ７ １ １ ７ １ １ ） 马建平 张晓芳 杨景华
扇形段是轧机卷取筒的关键部件 ，也是保证轧
制 线 设 备 稳 定性 的 关 键 部 件 。 扇 形 段 零 件 如 图 １ 所 示 ，外 形 特 点 属 于 横 截 面 为 扇 形 的 长 板 类 零 件 ， 其锻 件毛坯 一般是 横截面 为矩形 的长板类 锻件 。 我 公 司 曾 生 产 过 多 件 热 轧 卷 取 机 扇 形 板 ，材 质 为 Ｘ２ ２ Ｃｒ Ｍｏ Ｖ１ ２ １ ，锻 件 高 ２ ０ ０ ｍｍ，宽 ５ ５ ０ ｍｍ，重 １ ３ ３ ０ ｋ ｇ ，选 用２ ｔ 锭 型 。锻 造 完成 后 进 行 毛坯 无 损检 测 时 发 现心 部 有 超标 缺 陷 ，缺 陷 位 置与 分 布 范 围如
锻造工艺常见缺陷
锻造工艺不当产生的缺陷通常有以下几种：1.大晶粒大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。
铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒，晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降。
2.晶粒不均匀晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。
产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大。
耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。
晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。
3.冷硬现象变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。
这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。
严重的冷硬现象可能引起锻裂。
4.裂纹裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。
裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。
如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料允许的塑性指针等，则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。
5.龟裂龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。
在锻件成形中受拉应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。
引起龟裂的内因可能是多方面的：①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。
②高温长时间加热时，钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。
③燃料含硫量过高，有硫渗人钢料表面。
6.飞边裂纹飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。
飞边裂纹产生的原因可能是：①在模锻操作中由于重击使金属强烈流动产生穿筋现象。
②镁合金模锻件切边温度过低；铜合金模锻件切边温度过高。
锻件缺陷
锻件缺陷(forging defects)锻造过程中锻件上产生的外在的和内在的质量不合要求的各种毛病。
锻件缺陷主要有：残留铸造组织，折叠，流线不顺，涡流，穿流，穿肋，裂纹，钛合金α脆化层和锻件过烧等。
残留铸造组织钢锻件有残留铸造组织时，横向低倍组织的心部呈暗灰色，无金属光泽，有网状结构，纵向无明显流线；高倍组织中的树枝晶完整，主干支干互成90。
高温合金的残留铸造组织，在低倍组织中为柱状晶，枝干未破碎；高倍组织中的晶粒极为粗大，局部有破碎的细小品粒。
钛合金低倍组织为粗大晶粒块状分布；高倍组织为粗大的魏氏组织。
铝合金横向低倍组织中的残留铸造组织为粗大的等轴晶，流线不明显，有时伴有疏松针孔；高倍组织中有网状组织、骨骼状组织和显微疏松。
残留铸造组织产生的原因是，铸锭加工成棒材或锻件的变形量小。
高温合金、铝合金及钛合金因反复锻造变形量不足或未采用多向锻造、两端面附近死区内的变形量小而引起的。
防止残留铸造组织要增大锻造比和反复镦拔，加强对原材料的检验，发现有铸造组织就要在成形工艺中增加补充变形量。
折叠表面形状和裂纹相似，多发生在锻件的内圆角和尖角处。
在横截面上高倍观察，折叠处两面有氧化、脱碳等特征；低倍组织上看出围绕折叠处纤维有一定的歪扭。
锻件上折叠的出现是由于自由锻拔长时，送进量过小和压下量过大，或砧块圆角半径太小；模锻时模槽凸圆角半径过小，制坯模槽、预锻模槽和终锻模槽配合不当，金属分配不合适，终锻时变形不均匀等原因造成金属回流而产生的。
根据上述产生的原因而采取相应的措施可以防止产生折叠。
流线不顺、涡流、穿流和穿肋这类缺陷多在锻件的H形、U形和L形部位的组织上出现。
坯料尺寸、形状不合适，锻造操作不当，模具设计时圆角半径选择不合理都会出现上述缺陷。
锻造变形时金属回流，工字形截面锻件，凸模圆角半径小金属不能沿肋壁连续填充模槽时都会产生涡流。
当肋已充满还有多余金属由圆角处直接流向毛边槽时，即形成穿流。
若锻造过程中打击过重、金属流动激烈、穿流处金属的变形程度和应力超过材料的许可强度时，便会产生穿流裂纹。
锻件缺陷分析的一般过程
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ＆ Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｍｔ
锻件缺陷分析的一般过程
方 忠 杰
（ 沈阳黎明航发集团物配中心材料综合ａ ｎ Ｔ厂。辽宁 沈阳 １ １ ０ ０ ４ ３）
【 摘 要】 锻 件是利用 中 击载荷或静载荷通过设备和模具使金
选材情况、冷工艺情 况、热工艺情况、受力情况、使用维护情况包 括环境情况 ，只有对 以上各项情况进行全面 了解之后 ，并根据 故障 件 的宏观 、微观形貌特征 ，这些形貌特征在什么情况 下出现 ，是否 具有产生这种形貌特征的条件 ，并通过材质分析 、力 学性 能分析 、 金相组织分析 ，配 以电子显微镜 、电子探针等一些高级手段 ，通过 各方面专业人员 的讨论、交流 、分析 ，按照失效分析 的程序得 出故 障件产生故障的真实原因 ，并能得知故障产生 的原因是否 为锻件缺
通过对锻件 的宏观 、微观分析 ，有 时还要 进行 模拟试验 ，从而 得 出缺陷 问题产 生的原 因究竟是锻 造工 艺本身还 是其 它影响 因素 （ 如原材料 、热处理、表面处理或者试验本身的失误等 ） ；是锻造工 艺 的不合理不完善还是工 艺纪律不 严格 的执 行，这些都只有在经过 细致 的研 究分析之后方可做出结论。 ５ 锻件缺陷分析的一般过程 既然锻件 的缺 陷问题 包括 外观缺 陷和内部缺陷，而各种 问题之 间又有可能 是互相联系 的，因此分析 的着眼点应 是全 面的，要考虑 到 锻 件 缺 陷 与力 学性 能 的 联系 ，锻 件 缺 陷本 身 的 互相 影 响 。因 此 ， 锻件缺 陷分 析工 作一般可 分为现场调查阶段、试验研究分析阶段 、 提出解 决措 施及 防止对策 阶段 。而在 实施这几个阶段的工作之前 ， 制定实施方 案，内容包括 这三 个阶段所 要进 行的工作、工作程序 、 完成 时间。该实施 方案在 实施 过程中可进行适当的补充和修改 。制 定实施方案是分析大型复杂锻件及使用锻件的重要一环。 ５ ． １ 现 场 调查 阶段 在现场调查阶段，主要是调查锻件所用原材料 的材料牌 号、化 学成分、材 料规 格、材料 保证单上的试验结果，进厂复验 的各种理 化测试和 工艺性 能测试的结果，甚至还要查明原材料的冶炼和加工 工艺情况 。与此 同时还应 调查锻造的工艺情况，包括锻件应该用 的 材料 、规格 、下料 工艺、锻造 加热的始锻和 终锻温度 ，所用锻压设 备、加热设备、加热工艺、锻 造的操作 、锻 后的冷却方式 、预备热 处理的工艺情况等。必要时还要调查操作者 的情况和环境情况及执 行工艺的原始记录。对于在后续工序和使用 中出现的锻件质量 问题 还应调查 后续工序 的工 艺及使用情况 。 现场 调查切忌主观 ，即调查情况要客观全面，实事求是 ，调查 的情况一定要保 证原始，现场 调查情况的真实性直接影响 以后试验 研 究 分析 和 结论 的 正确 性 。 ５ ． ２试验研究分析阶段 试验研究分析阶段的工作是 比较复杂 的，这是进行锻件 缺陷分 析 的 关 键 阶 段 ， 该 阶 段 工 作 的 优 劣 直 接 影 响 缺 陷 问题 判 断 的正 确 性 及产生原因分析 的准确性，该阶段的工作一定要与现场调查阶段 的
常见锻造缺陷
锻造缺陷一、原材料缺陷造成的锻造缺陷1. 层状断口2. 碳化物偏析：含碳量高的合金钢开坯和轧制时共晶碳化物未被打碎造成不均匀偏析。
危害：带状碳化物使工件在淬火时产生较大的变形，并沿着碳化物带状处产生裂纹。
当碳化物级别较高时，对高速钢刀具的使用寿命极为不利，级别>5级是，可造成刀具崩刃或断裂。
3. 缩管残余：钢锭冒口部分切除不净，开坯轧时将夹杂物缩松或偏析残留在钢材内部，淬火时形成裂纹。
二、落料不当造成的锻件缺陷1. 锻件端面与轴线倾斜：剪切时未压紧2. 撕裂：刀片间隙太大3. 毛刺：切料时，部分金属被带入剪刀间隙之间，产生尖锐和毛刺。
后果：造成加热时局部过烧，锻造时产生折叠和开裂。
4. 端部裂纹：剪切大断面坯料时，圆形端面变成椭圆形，材料中产生很大的内应力，引起应力裂纹。
另外，气割落料前，原材料没有预热，产生加工应力导致裂纹5. 凸芯开裂：车床下料时，棒料端面中心留有凸芯，锻造时凸芯冷却快，由于应力集中造成开裂。
三、锻造工艺不当造成的缺陷1. 过热：加热停留时间过长或加热温度过高引起材料晶粒粗大2. 过烧：过烧时，晶粒特别粗大，断口呈石状。
对碳钢，金相组织出现晶界氧化和熔化；工模具钢晶界因为熔化而出现鱼骨状莱氏体；铝合金出现晶界熔化三角区或复熔球。
3. 锻造裂纹1）加热裂纹：尺寸大的坯料快速加热造成内外温差大，热应力大造成开裂。
特征：由中心向四周辐射状扩展，多产生于高合金材料2）心部开裂：常在坯料的头部，开裂深度与加热和锻造有关，有事贯穿整个坯料。
原因：加热时保温不足，坯料未热透，外部温度高，塑性好，变形大，内部温度低变形小，内外产生不均匀变形3）材质缺陷开裂：锻造时在缩孔夹渣碳化物偏析等材料缺陷处形成锻造裂纹4. 脱碳和增碳1）脱碳：钢材表面在高温下，碳被氧化发生脱碳，使表层组织含碳量下降，硬度下降，强度下降，脱碳层的深度与钢的成分、炉内气氛、温度有关。
通常高碳钢易氧化脱碳，氧化性气氛中易脱碳。
锻件折叠缺陷、产生成因及预控方法
锻件折叠缺陷、产生成因及预控方法摘要：文章分析了影响锻件发生折叠缺陷的几种原因，从锻造工艺等其它方面提出相应的改进措施。
关键词：锻件折叠缺陷；产生成因；预控方法模锻件有不少封闭的断面，两肋间距离短，肋较薄，两肋间距和腹板间厚度大，并且不少部位表面是非加工成的。
因为模锻件肋薄很多，在生产中经常在薄肋和腹板相交处、肋和缘条连接处产生折叠问题。
模锻件上折叠破坏其连续性，由于它使断面部分变弱，或在使用时出现应力集中而发生疲劳裂纹，很大程度上减小锻件承载能力，而肋一般都用来给予刚性或为别的零件提供安装或者链接面，所以要防止折叠缺陷。
1 铝合金模锻件折叠缺陷部位和原因分析1.1 模锻件折叠部位由锻件结构与外形能够看出，在生产中折叠大多发生在锻件腹板和筋、筋和缘条部位。
1.2 折叠缺陷的原因①毛料设计，设计不合理，造成金属分配存在差异性。
锻件工艺选择直径是180 mm×420 mm长棒材，按照二次多方段进行打方，直到120 mm×180 mm×480 mm，然后对其中间局部进行拔长，再在50水压机上终压成型。
由其外形可知，其上下筋对称，虽然毛料外形与锻件外形接近，如图1所示。
但是通过图1可知锻件毛料上部与底部金属不均匀，底部金属分布较大，高度不够，锻件是上下对称的，在模压时，上部筋充满着型腔，下部金属没有充满，随着变形在型腔中圆角上部就产生一个空穴，最终在此处金属与下部汇合充填，产生折叠。
②从腹板和筋连接部位圆角半径分析，由于该圆角半径小，在模锻中，两筋充满后，上下模不断靠拢，表面金属顺着阻力较小方向穿过，流进毛边槽，并带动表面金属外流，使筋与腹板叠在一起，产生折叠。
③从金属流向考虑模压时，金属填充型腔中，不是贴着圆角壁流入，离开圆角，使金属先和相对侧壁接触，再与底部接触，向圆角处出现金属倒流，这使正流与倒流金属表面发生重合，进而形成折叠。
④上一次模压完时修伤没有彻底，没有快速把折叠修干净而使其进入下一次模压，使锻件内部与外部都有折叠。