锻造零件缺陷分析

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锻件的常见缺陷及原因分析

锻件的常见缺陷及原因分析

锻件的常见缺陷及原因分析(2007/07/05 10:58)锻件的缺陷很多,产生的原因也多种多样,有锻造工艺不良造成的,有原材料的原因,有模具设计不合理所致等等。

尤其是少无切削加工的精密锻件,更是难以做到完全控制。

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,则在镦粗、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。

锻件缺陷分析报告

锻件缺陷分析报告

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、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。

高温合金锻造后的组织缺陷分析92

高温合金锻造后的组织缺陷分析92

高温合金锻造后的组织缺陷分析摘要:通过对低倍检查有缺陷的GH4169高温合金零件的解剖,用光学显微镜和电子扫描电缆从组织里和成分上对表面缺陷进行了详细的分析,查清了缺陷的性质以及和其它类似缺陷的区别,为确定缺陷的性质提供了检查方法。

关键词:黑斑;偏析;高倍检查我国的GH4169高温合金与美国的InconeL718合金成分相似。

nconeL718合金是由美国国际公司研制成功的,并且是于1959年公开的一种以体心四方和面心立方分析出强化的变形高温合金。

1试验过程的确定从有缺陷的零件中选取了2件斑点比较多的零件,其中斑点最多的做被解剖件,另一件重新腐蚀后,涂漆保存。

①组织形貌分析:先对零件进行低倍照相,保留缺陷的宏观现象。

再用线切割方法切取试样,用Neophot32光学显微镜和S-4800扫描电子显微镜观察缺陷的微观组织并照相。

②热处理试验:试样照完高倍组织后,在1160℃条件下保温1h进行热处理以消除Laves 相,来验证Laves相是否回溶。

③相成份分析:用S-4800扫描电子显微镜上的能谱对缺陷中的相进行成份分析,对能谱不确定的相,用X-射线衍射仪进行验证,来确定相的性质。

④高倍组织的检查方法比较:对在低倍组织检查下判断不了的缺陷,进行高倍组织检查。

对抛光、腐蚀性的试样采用复型、照相和直接用三维视频显微镜观察相进行比较,对比两种方法的实用性。

2试验分析2.1 组织形貌分析黑色斑点在零件上呈现出放射状分布,且平面处的斑点比较大、数量少。

零件边缘分布比较密集,切割下面斑点磨制金相试样,在Neophot32光学显微镜下观察,斑点中相密集,分布于晶界和晶粒内,斑点周围晶粒度粗大,晶内无相。

斑点中富集了大量的白色块状物,且平面与边缘上的斑点微观组织基本相同。

在S-4800扫描电子显微镜里观察黑色斑点,是由不受腐蚀的块状形成不规则网,使斑点看起来比较粗糙。

而块状物周围腐蚀比较重,使整个斑点看起来比较暗,形成黑斑。

锻造零件失效例子

锻造零件失效例子

锻造零件失效例子
锻造零件在使用过程中可能会出现多种失效情况,以下是一些
可能的例子:
1. 疲劳失效,在零件长期受到循环载荷作用下,可能会发生疲
劳失效。

这种失效通常表现为零件出现裂纹并最终断裂。

例如,汽
车曲轴在长期高速运转下可能发生疲劳失效。

2. 变形失效,锻造零件在使用过程中可能由于受到过大的载荷
或者温度变化而发生变形失效。

例如,机械零件在受到过大载荷时
可能发生塑性变形,导致其功能失效。

3. 腐蚀失效,在恶劣的工作环境下,锻造零件可能会受到腐蚀
的影响而发生失效。

例如,金属零件在受到化学介质腐蚀时可能出
现表面损坏并最终失效。

4. 磨损失效,长期摩擦作用下,锻造零件可能会出现磨损失效。

例如,机械零件在长期高速摩擦下可能出现表面磨损,导致其使用
寿命减短。

5. 材料缺陷失效,在制造过程中,锻造零件可能由于材料内部存在缺陷而导致失效。

这种失效通常表现为零件在使用过程中突然断裂或变形。

总的来说,锻造零件失效的例子可以从疲劳、变形、腐蚀、磨损以及材料缺陷等多个方面来进行分析。

为了避免这些失效,需要在设计、制造和使用过程中加强质量控制,确保零件的可靠性和耐久性。

扇形段锻件心部缺陷分析与修复

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


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

锻件产品缺陷分析及防止方法

锻件产品缺陷分析及防止方法

(作者单位:1.沈阳万恒锻造有限公司;2.沈阳市汽车工程学校)锻件产品缺陷分析及防止方法◎高杰1王本昊2为了保证质量,对于金属锻件必须进行质量检验。

对检验出有缺陷的锻件,根据使用要求(检验标准)和缺陷的程度确定其合格、或报废、或经过修补后使用。

一、自由锻件常见缺陷及其原因和防止方法(一)裂纹1.表面裂纹。

(1)表面横向裂纹。

锻造时坯料表面出现横向较浅的裂纹,是由于钢锭皮下气泡暴露于表面不能锻合而形成的,其深度可达10mm 以上;或者操作时送进量过大,在塑性较差的金属坯料上也会出现这种缺陷。

锻造时坯料坯料表面出现横向较深的裂纹,是由于钢锭浇注和脱模后冷却不当等多种原因引起的,严重时由于浇注中断而造成横断成两截,成为无法挽救的废品。

表面横向裂纹往往在第1火次锻造中出现。

一经发现,大型锻件可用火焰吹氧清理去掉,小锻件可用小剁刀剁除,以免裂纹在锻造时继续扩大。

防止方法是控制和保证钢锭的质量,改善钢锭起模后的冷却工艺,并控制操作时坯料的送进量。

(2)表面纵向裂纹。

在第一次加热后鐓拔长或粗时,产生在坯料表面上的纵向裂纹,时由于钢锭模内壁缺陷或浇注操作不当或起模后冷却不当,以及钢锭倒棱时压下量过大,或者钢坯在扎制时就产生有纵向划痕造成的。

锻造时一经发现纵向裂纹应立即消除,以免缺陷继续扩大。

防止的方法是:提高钢锭质量;保证浇注操作的正确性;起模时控制冷却工艺;钢锭倒棱时控制压下量;对钢坯表面划痕较多的禁止使用,等等。

2.内部裂纹。

(1)内部横向裂纹。

这是不能从锻件外表看见的缺陷,只能通过磁力探伤、超声波检查发现。

产生的原因是:冷钢锭在加热过程中,低温区的加热速度过快,或者塑性较差的高碳钢、高合金钢在锻造操作时相对送进量L/D (或L/H )小于0.5。

防止的方法是控制冷钢锭的加热速度,特别是在低温区;还有就是控制锻造操作时的相对送进量。

(2)内部纵向裂纹。

锻件内部可能产生3种纵向裂纹:①在坯料冒口端中心附近因存在残余缩孔或二次缩孔,锻后引起纵向内裂纹。

各种缺陷的分析及产生原因

各种缺陷的分析及产生原因

锻造成形过程中的缺陷及其防止方法一、钢锭的缺陷钢锭有下列主要的缺陷:(1)缩孔和疏松钢锭中缩孔和疏松是不可避免的缺陷,但它们出现的部位可以控制。

钢锭中顶端的保温冒口,造成钢液缓慢冷却和最后凝固的条件,一方面使锭身可以得到冒口中钢液的补缩,另一方面使缩孔和疏松集中于此处,以便锻造时切除。

(2)偏析钢锭中各部分化学成分的不均匀性称为偏析。

偏析分为枝晶偏析和区域偏析两种,前者可以通过锻造以及锻后热处理得到消除,后者只能通过锻造来减轻其影响,使杂质分散,使显微孔隙和疏松焊和。

(3)夹杂不溶于金属基体的非金属化合物称为夹杂。

常见的夹杂如硫化物、氧化物、硅酸盐等。

夹杂使钢锭锻造性能变化,例如当晶界处低熔点夹杂过多时,钢锭锻造时会因热脆而锻裂。

夹杂无法消除,但可以通过适当的锻造工艺加以破碎,或使密集的夹杂分散,可以在一定程度上改善夹杂对锻件质量的影响。

(4)气体钢液中溶解有大量气体,但在凝固过程中不可能完全析出,以不同形式残存在钢锭内部。

例如氧与氮以氧化物、氮化物存在,成为钢锭中夹杂。

氢是钢中危害最大的气体,它会引起“氢脆”,使钢的塑性显著下降;或在大型锻件中造成“白点”,使锻件报废。

(5)穿晶当钢液浇注温度较高,钢锭冷却速度较大时,钢锭中柱状晶会得到充分的发展,在某些情况下甚至整个截面都形成柱状晶粒,这种组织称为穿晶。

在柱状晶交界处(如方钢锭横截面对角线上),常聚集有易熔夹杂,形成“弱面”,锻造时易于沿这些面破裂。

在高合金钢锭中容易遇到这种缺陷。

(6)裂纹由于浇注工艺或钢锭模具设计不当,钢锭表面会产生裂纹。

锻造前应将裂纹消除,否则锻造时由于裂纹的发展导致锻件报废。

(7)溅疤当钢锭用上注法浇注时,钢液冲击钢锭模底而飞溅到钢锭模壁上,这些附着的溅沫最后不能和钢锭凝固成一体,便成溅疤。

溅疤锻造前必须铲除,否则会形成表面夹层。

二、轧制或锻制的钢材中的缺陷轧制或锻制的钢材中往往存在如下缺陷:(1)裂纹和发裂裂纹是由于钢锭缺陷未清除,经过轧制或锻造使之进一步发展造成的。

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

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。

大型筒体锻造成形缺陷分析及预防

大型筒体锻造成形缺陷分析及预防

筒 体锻造 过 程质量 控 制 的 目的在 于保证筒 体 质量 符 合锻 件 的技 术 标 准 , 以满 足 产 品 的设 计 和
使用要求 。简体质量包括锻件尺寸 、 形状 、 表面质 量 和 内部质 量等 几个 方面 。锻 造过 程 中产生 的外 观方 面不 符合 锻 件技术 标 准 的缺陷 , 如锻 件尺 寸 、 形状 、 面质 量等 缺 陷是本 文 的主要 研究 对象 , 表 由
目前 , 大型筒 体 的 主要 锻 造 成 形 工 艺 为 芯轴 扩孔 锻 造法 , 工艺 流程 如下 : 长切 除水 冒口一 镦粗 其 拔
冲孔 一 芯轴拔 长一 芯 轴扩 孔 。部分 厂家 采用 先进
筒体端面的缺陷主要表现为端面开裂和边缘 不规 则 ( 马蹄 ) 。如 果 筒 体 端 面 裂 纹 没 有 得 到 及
Ab t a t T e d fc so r i gf c ,i tr a fc ,e t r a a e a d s a e d fc sw r n lz d r s e t ey fr sr c : h e e t f o n e ne n l a e x e l c n h p ee t e e a ay e e p c i l o ed a n f v t e fr i gp o e so e v y i d r o gn .C mb n n ef r ig t e r i i l me t u rc ls lt n wi h h o g n r c s f a y c l e r i g o ii g t o gn oy。f t e e n me ia i ai t te h n f h h ne n mu o h p o u t n p a t e,t e p e e t e me s r sa d s l t n h v e n p e e t d i r e o o t z h o gn r c s r d ci r c i o c h r v n i a u e n o u i a e b e r s n e n o d rt p i e t e f r i gp o e s v o mi a d i r v u l y o e v y i d rf ri g . n mp o e q ai fh a y c l e og n s t n Ke r s h a y c l d r o gn s n l s fd fc s y wo d : e v y i e ;fr i g ;a a y i o ee t n s

20MnMo管板锻件缺陷分析及锻造工艺改进

20MnMo管板锻件缺陷分析及锻造工艺改进
2 锻件缺 陷分 析
图 1 主 变 形 方 向局 部 低倍 照 片
Fiu e 1 g r Lo a c o c pi tu t r n c lma rs o c sr c u e i man d fr to ie to i e oma in dr ci n
2 2 金 相分 析 .
1 原 锻造 工艺
状 夹杂 物 , 图 1 示 。 如 所
管板 的粗加 工尺 寸为 【 170mm×45lm, 2 8 j 7 l l 锻件 尺寸 为 180ml× 2 3 i 5 5mm。锻 造 原 工 艺 l 为 : 一火 : 锭 压 把 、 棱 、 底 ; 二 火 :钢 锭 第 钢 倒 错 第 镦粗 、M法 拔 长 ; 三 火 : 料 预 镦 粗 压 下 量 为 F 第 坯 6% 、 0 旋转进 砧法 双面 碾压 到锻件 尺寸 、 修正 。
质量 。
关键词 :0 Mo管板 ; 2 Mn ; 锻造工艺改进 ; 缺陷
中 图分 类 号 :G 1. + 2 T 36 1 9 文 献标 识码 : B
Dee tAn lssa d Prc s mp o e n f2 M oTu e P ae F r i g fc ay i n o e sI r v me to 0Mn b lt o gn
偏 析缺 陷 , 且 带状 偏 析 组 织 内分 布 有 较 多条 带 并
主要 的非金 属夹 杂 物 为硫 化 物 、 铝 酸 盐类 以及 硅 少量 的氧化 物夹 杂 _ , 就 造成 在 管 板 锻造 过 程 l这 J 中, 属 夹 杂 物 附 近 极 易 产 生 裂 纹 而 导 致 报 废 。 金 本 文 通过改 进原 锻造工 艺来 控制 夹杂物 的外 貌和 减少 夹杂性 裂 纹 , 而 提 高 2Mn o管板 锻 件 的 从 0 M 质量 。

[正式版]铜的锻造缺陷分析及对策ppt资料

[正式版]铜的锻造缺陷分析及对策ppt资料

HPb59-1合金的锻造温度范围尚不足100 ℃.。当加热
温度超过
转变温度(~700 ℃ )时, 晶
粒急剧长大,使塑性降低,当变形温度低于650 ℃时,
变形抗力迅速增大,并可能进入中温脆性区。
4.导热性好
銅 铜合金变形,表面容易起皱。 合金具有很高的导热性,因此铜
根据实验,HPb59-1加热温度控制在710~730℃。 白铜,以镍为主要添加元素的铜合金;
因为含有氧的铜合金,在有还原气氛中加热,会是金属内部形成微小裂纹,使合金变脆。
素所构成的合金。 若变形速度过快,则由于热效应的作用,容易产生过热,甚至过烧。
有些铜合金锻件由于变形程度过大(热效应显著)或局部地方应力集中,也会产生锻裂。
伸机长械率 性能δ (和%耐):蚀≥紫性12好铜﹐色,泽纯美观铜;优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性。 白根铜据, 实以验镍,为HP主b黄5要9-添1铜加加热元,温素度以的控铜锌制合在金作7;10主~7要30℃添。 加元素;具有良好的冷加工性能,切削性 能 © All rights reserved
黄铜
PBh 59-1铅黄铜
化学成份:Cu :7.0~60.0 ;Zn:余 量 ;Pb:0.8~1.9 ; P:≤0.02 ; Al :≤0.2 ; Fe:≤0.5 ; Sb :≤0.01 Bi:≤0.003 注:≤1.0(杂质)
力学性能:抗拉强度 σb (MPa):≥420 ;伸长率 δ (%):≥12
铜的锻造缺陷分析及对策
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讨论内容
Part I:铜合金成分及其性质 Part II:锻造加工 Part III:常见缺陷及其对策
铜合金成分及其性质
根据金属变形时的温度,锻造可分为: 铜合金晶粒粗大的原因:

热锻件常见缺陷及防止方法

热锻件常见缺陷及防止方法

热锻件常见缺陷及防止方法发布时间:2022-06-20T08:48:50.332Z 来源:《福光技术》2022年13期作者:乔石[导读] 当我们思考所有用金属制造一个部件的方法时,锻造是重要部件获得高质量和性能的最好方法。

中国第一重型机械股份公司黑龙江省齐齐哈尔市 161042摘要:锻造成形技术广泛应用于航空航天、汽车、钢铁、装备制造、兵器、能源、造船等国民经济的各个重要领域。

锻造生产具有显著的优越性,它不但能获得金属零件的形状,而且能改善金属的内部组织,提高金属的力学性能和物理性能。

一般对于承力大的重要机械零件,大多需用锻造方法制造,锻件质量的优劣直接影响着零件的性能及使用寿命。

然而,锻造过程异常复杂,锻件质量与原材料质量、锻造工艺及锻后热处理工艺密切相关,为此,本文就坯料加热、锻造过程的不当处理可能导致的锻件缺陷进行了分析研究,并提出了具体的解决方案,对工程实践中锻件产品质量的保证与控制具有重要指导。

关键词:热锻件;常见缺陷;防止方法1.锻造工艺表面缺陷分析当我们思考所有用金属制造一个部件的方法时,锻造是重要部件获得高质量和性能的最好方法。

用锻件有时候比用其他件(如铸件,粉末金属件,焊接件)花费多些,但是如果设计者已持续体验到锻件产品的高可靠性的话,那么这些花费是值得的。

用商业的说法就是他“投入多也得到了更多”。

然而,有时候锻造工艺不正确致锻件使用中失效,顾客不仅对锻件供应商不满而且也对其选择锻造作为生产工艺感到怀疑。

当一种产品失效时,不仅失去了顾客对选择锻造作为下一个主要部件的制造方法的信心,也产生了对产品责任的忧虑。

有时候缺陷来源于初始材料但更多地是来自锻造工艺本身。

伴随着每种缺陷的描述给出了该种缺陷可能的解决方法。

在一些情况下,会有超过一种的起因。

对每种材料或锻造工艺都讨论了其选择,见表1。

表1表面缺陷、成因和解决方法2.锻造过程常见的缺陷、原因分析和防止方法2.1锻件充填不满金属没有完全充满模具型腔,造成锻件棱角、筋条等细小部位缺肉,使锻件轮廓不清。

40Mn2钢球锻件缺陷分析及锻造工艺优化探析

40Mn2钢球锻件缺陷分析及锻造工艺优化探析

40Mn2钢球锻件缺陷分析及锻造工艺优化探析摘要:由于中碳钢在锻件中所用工艺较为简单易懂,在成本上也比较经济实惠,经过锻件后整体性能较为适宜,所以40Mn2在钢球锻件生产行业中应用十分广泛。

但在投入实际应用后却发现40Mn2经过锻造后,无法与实际需求相符合,还容易形成裂缝等缺陷。

基于此,本文首先对40Mn2这种材料展开详细介绍,其次分析40Mn2钢球锻件中存有哪些相关缺陷,最后表明40Mn2钢球锻件锻造工艺优化途径,希望能够帮助钢球锻件生产商解决40Mn2钢球锻件缺陷问题。

关键词:40Mn2钢球;锻件缺陷分析;锻造工艺优化前言:磨球在我国改革开放之前就已经存在,当时有很多相关人士针对磨球材料与性能展开深入剖析,至今为止,磨球在我国已经得到显著优化与加强。

近几年,我国有关于矿物破碎的相关产业,对于磨球实际应用情况开始越发普遍,在市场之中磨球所占地位也越发关键,目前,磨球材料已经扩展为上百种。

但在这种趋势下,各类行业对于磨球质量有着更高标准,这就需要深入了解其中存有哪些缺陷,这样才能对磨球锻造工艺展开进一步优化。

一、40Mn2详细介绍近几年我国市场对于钢材质量与性能有着很多要求,在市面中钢材种类也开始越发多样,而40Mn2就属于其中一种。

40Mn2属于中碳钢材料,其中存有诸多化学成分,如:铜、磷、锰、硫以及镍等,这种材料强度、耐久、抗磨等多种性能较为优良,具备一定可加工性,如今在螺栓、连杆等负载零件加工中较为常见。

但40Mn2在钢球锻件锻造中,自身强度与性能会随之各种应力所下降,这就需要通过有效途径针对锻造工艺展开适当优化。

而且在40Mn2之中含有大量锰,虽然通过这些锰可以促使40Mn2强度与耐久得到增长,但如果含量过多就会导致材料导热性能降低,这时40Mn2在钢球锻件锻造中,就会因为温差变化在内部出现应力,最后40Mn2钢球锻件就会出现裂纹缺陷[1]。

二、40Mn2钢球锻件中缺陷的相关分析在40Mn2钢球锻件之中,锻件好坏可以决定磨球应用年限与整体性能,一旦出现缺陷就容易导致以上因素受到影响。

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

锻造件缺陷是指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。

锻件缺陷如按其表现形式来区分,可分为:外部的、内部的和性能的三种。

外部缺陷如几何尺寸和形状不符合要求。

表面裂纹、折叠、缺肉、错差、模锻不足、表面麻坑、表面气泡和橘皮状表面等。

这类缺陷显露在锻件的外表面上,比较容易发现或观察到。

内部缺陷又可分为低倍缺陷和显微缺陷两类。

前者如内裂、缩孔、疏松、白点、锻造流纹紊乱、偏析、粗晶、石状断口、异金属夹杂等;后者如脱碳、增碳、带状组织。

铸造组织残留和碳化物偏析级别不符合要求等。

内部缺陷存在于锻件的内部,原因复杂,不易辨认,常常给生产造成较大的困难。

反映在性能方面的缺陷,如室温强度、塑性、韧性或疲劳性能等不合格;或者高温瞬时强度,持久强度、持久塑性、蠕变强度不符合要求等。

性能方面的缺陷,只有在进行了性能试验之后,才能确切知道。

值得注意的是内外部和性能方面的缺陷这三者之间,常常有不可分割的联系。

例如过热和过烧表现于外部常为裂纹的形式:表现于内部则为晶粒粗大或脱碳,表现在性能方面则为塑性和韧性的降低。

因此,为了准确确定锻件缺陷的原因,除了必须辨明它们的形态和特征之外,还应注意找出它们之间的内在联系。

锻造过程产生的缺陷和热处理过程产生的缺陷。

按照锻造过程中各工序的顺序,还可将锻造过程中产生的缺陷,细分为以下几类:由下料产生的缺陷;由加热产生的缺陷:由锻造产生的缺陷:由冷却产生的缺陷和由清理产生的缺陷等。

不同工序可以产生不同形式的缺陷,但是,同一种形式的缺陷也可以来自不同的工序。

由于产生锻件缺陷的原因往往与原材料生产过程和锻后热处理有关,因此在分析锻件缺陷产生的原因时,不要孤立地来进行。

高温镍基合金高温合金锻造缺陷分析上海安群锻造高温合金法兰高温合金锻件

高温镍基合金高温合金锻造缺陷分析上海安群锻造高温合金法兰高温合金锻件

镍基合金锻造概述及锻件常见缺陷解析高温合金大型自由锻件和模锻件可以由铸锭先锻成锻坯,然后再锻压而成;也可以由大规格棒材(φ200mm以上)直接锻压而成。

中、小型锻件和模锻件一般由轧棒、锻棒等棒材及型材锻压而成。

真空自耗炉重熔铸锭质量的影响因素有冶炼电流、弧长、真空度和漏气率等。

冶炼电流过大和填充期电流减小的速度过快,将使封顶时间缩短、熔池深度增大、铸锭头部出现缩孔。

真空度越高,漏气率越低,对除气越有利,但这要导致抽气时间延长、生产率降低、蒸气压较高的合金元素大量挥发,使合金成分难于控制。

高温合金锻坯和棒材的主要缺陷可分为内部缺陷和表面缺陷两种。

表面缺陷一般包括裂纹、疤痕、折叠和夹杂等。

内部缺陷包括低部缺陷和显微缺陷。

低倍缺陷主要有残余缩孔、疏松、气孔、裂纹、树枝晶、偏析、异金属夹杂等。

显微组织缺陷主要有非金属夹杂物和晶粒度不合格等。

高温合金由于合金化复杂,工艺塑性低,容易产生锻造裂纹和晶粒度不均匀等缺陷,因此在气体含量和夹杂物的控制等方面要求较严,锻坯及棒材不允许有氧化物、硫化物等非金属夹杂。

在性能测试方面则要增加高温蠕变、高温持久和高温疲劳等性能的测试。

锻件缺陷的主要特征及产生的原因:一锻造概述锻造利用冲击力或静压力使加热后的坯料在锻压设备上、下砧之间产生塑性变形,以获得所需尺寸、形状和质量的锻件加工方法称为锻造。

常用的锻造方法为自由锻、模锻及胎模锻。

自由锻利用冲击力或静压力使经过加热的金属在锻压设备的上、下砧间向四周自由流动产生塑性变形,获得所需锻件的加工方法称为自由锻。

自由锻分为手工锻造和机器锻造两种。

自由锻造的设备分为锻锤和液压机两大类。

生产中使用的锻锤有空气锤和蒸汽-空气锤。

液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的,是生产大型锻件的唯一方式。

基本工序:自由锻造的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。

1.自由锻的基本工序(1)拔长【拔长】也称延伸,它是使坯料横断面积减小、长度增加的锻造工序。

各种缺陷分析与产生原因

各种缺陷分析与产生原因

锻造成形过程中的缺陷及其防止方法一、钢锭的缺陷钢锭有下列主要的缺陷:(1)缩孔和疏松钢锭中缩孔和疏松是不可避免的缺陷,但它们出现的部位可以控制。

钢锭中顶端的保温冒口,造成钢液缓慢冷却和最后凝固的条件,一方面使锭身可以得到冒口中钢液的补缩,另一方面使缩孔和疏松集中于此处,以便锻造时切除。

(2)偏析钢锭中各部分化学成分的不均匀性称为偏析。

偏析分为枝晶偏析和区域偏析两种,前者可以通过锻造以及锻后热处理得到消除,后者只能通过锻造来减轻其影响,使杂质分散,使显微孔隙和疏松焊和。

(3)夹杂不溶于金属基体的非金属化合物称为夹杂。

常见的夹杂如硫化物、氧化物、硅酸盐等。

夹杂使钢锭锻造性能变化,例如当晶界处低熔点夹杂过多时,钢锭锻造时会因热脆而锻裂。

夹杂无法消除,但可以通过适当的锻造工艺加以破碎,或使密集的夹杂分散,可以在一定程度上改善夹杂对锻件质量的影响。

(4)气体钢液中溶解有大量气体,但在凝固过程中不可能完全析出,以不同形式残存在钢锭内部。

例如氧与氮以氧化物、氮化物存在,成为钢锭中夹杂。

氢是钢中危害最大的气体,它会引起“氢脆”,使钢的塑性显著下降;或在大型锻件中造成“白点”,使锻件报废。

(5)穿晶当钢液浇注温度较高,钢锭冷却速度较大时,钢锭中柱状晶会得到充分的发展,在某些情况下甚至整个截面都形成柱状晶粒,这种组织称为穿晶。

在柱状晶交界处(如方钢锭横截面对角线上),常聚集有易熔夹杂,形成“弱面”,锻造时易于沿这些面破裂。

在高合金钢锭中容易遇到这种缺陷。

(6)裂纹由于浇注工艺或钢锭模具设计不当,钢锭表面会产生裂纹。

锻造前应将裂纹消除,否则锻造时由于裂纹的发展导致锻件报废。

(7)溅疤当钢锭用上注法浇注时,钢液冲击钢锭模底而飞溅到钢锭模壁上,这些附着的溅沫最后不能和钢锭凝固成一体,便成溅疤。

溅疤锻造前必须铲除,否则会形成表面夹层。

二、轧制或锻制的钢材中的缺陷轧制或锻制的钢材中往往存在如下缺陷:(1)裂纹和发裂裂纹是由于钢锭缺陷未清除,经过轧制或锻造使之进一步发展造成的。

锻造不良缺陷事例分析报告

锻造不良缺陷事例分析报告

锻造不良缺陷事例分析第1章折叠…………………….01-08第2章裂纹 (18)第3章白点 (23)第4章流线不顺,涡流和穿流 (31)第5章过热,过烧 (42)第6章晶粒粗大 (50)第7章脱碳 (54)第一章折叠折叠是在金属变形流动过程中已氧化了的表层金属汇合在一起而形成的。

在零件上,折叠是一种内患,它不仅减小了零件的承载面积,而且工作时此处产生应力集中,常常成为疲劳源。

实例的边杆疲劳破断就是从折叠处开始的。

因此,技术规定锻件上一般不允许有折叠。

锻件经酸洗后,一般折叠用肉眼可以观察到。

肉眼不易检查出的折叠,可以用磁粉检验或渗透检验。

锻件折叠一般具有下列特征:①折叠与其周围金属流线方向一致(图1-1、图1-4);②折叠尾端一般呈小圆角(图1-2、图1-5)。

有时,在折叠之前先有折皱,这时尾端一般呈枝叉形(或鸡爪形)(图1-3及图1-6)。

③折叠两侧有较重的氧化、脱碳现象(图1-7)。

但也有个别例外,例如,热轧齿轮时用石墨作润滑剂,由于石墨被带入折叠内并经高温扩散,在折叠两侧出现增碳现象。

按照上述特征可以大致地区分裂纹和折叠。

但是,锻件上的折叠经进一步变形和热处理等工序之后,形态将发生某些变化,需要具体分析。

例如,有折叠的零件在进行调质处理时,折叠尾端常常要扩展,后扩展的部分就是裂纹,其末端呈尖形,其表面一般无氧化、脱碳现象(图1-8)。

图1-1 折叠与金属流线方向一致图1-2 折叠尾端呈小圆角图1-3 折叠尾端呈枝叉形图1-4 折缝处的流线 10×图1-5 图1-6 折叠尾端呈枝叉形 50×图1-7 折纹两侧脱碳情况 100×图1-8 折叠尾端扩展的裂纹 400×各种锻件,尤其是各种形状模锻件的折叠形式和位置一般是有规律的。

折叠的类型形成原因,大致有下列几种:①可能是两股(或多股)流动金属对流汇合而形成的;②可能是一股金属急速大量的流动,将邻近的表层金属带着流动而形成的;③可能是变形金属弯曲、回流并进一步发展而形成的;④也可能是一部分金属的局部变形被压入到另一部分金属内形成的。

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锻造零件缺陷分析
摘要:介绍了四种典型锻造缺陷案例并进行了详尽的追述,主要从锻造过程中金属流动和冶金缺陷的重新分布的角度对锻造缺陷产生原因作了比较全面的解析,提出了解决这些问题比较成熟的经验和方法。

关键词:锻造零件;缺陷分析;解决措施
1引言
锻件缺陷的产生有时往往呈批量性和阶段性,因此及时、准确找出缺陷原因是非常重要的。

而实际锻造生产与理想规范的状态是有较大的出入,有些缺陷产生原因经常出人意料之外,问题的解决也比较周折。

现列举几例来源于生产中比较有代表性的锻造裂纹及其解决办法,希望能给与同行有益的启示。

2案例分析
2.1连杆的分模面裂纹
2.1.1宏、微观检验
我厂生产的船用柴油机连杆(从形状分类属杆类锻件),用45钢在10t模锻锤上锻成。

锻造切边后经探伤均未发现裂纹,但在热处理调质或酸洗后发现裂纹,有时废品率高达30%左右。

裂纹有规律地分布于杆部模面上,呈纵向分布,裂纹长度几乎等于连杆杆部长度(见图1),深度约5~7mm。

裂纹由粗渐细向深扩展,裂纹曲折,沿晶开裂,有分支细裂纹出现[1];裂纹两侧与基体组织一致,无脱碳现象发生,显微组织为回火索氏体+少量铁素体[2](见图2),其硬度为311~319HB。

将未裂的杆部横向切开热蚀(见图3),锻件表层非常致密,心部较为疏松,分模面处流线向外凸出,纤维较粗且疏松严重。

图1分模面裂纹图2裂纹及组织100×
图3横截面流线
2.1.2裂纹分析
连杆杆部是呈工字型的,在模锻过程中,变形量较大。

形变的初期,靠近表层的金属由于型腔的摩擦力而相对流动小,心部金属被挤压向四周而充满型腔,沿桥口横向挤出形成飞边量是比较少的。

这种表层与心部的相对运动,势必造成金属分层,反映在分模面边界处有一道明显的致密与疏松的分界线(见图3);而且原材料的缺陷和夹杂物也都密集于飞边处,分模面的疏松最为严重;同时分模面切边处于流线横向位置,是很容易开裂的。

因此淬火时的高应力致使产生分模面裂纹。

2.1.3解决办法
(1)从锻造工艺上进行调整,减少锻造飞边量也就减少了表层与心部的相对运动,实践也证明飞边流出越多,淬火时产生裂纹的倾向越大。

为此可采取①连杆下料制坯尽量精确;②模具桥口设计取下限;③加大锻打力度,减少击打次数。

(2)从热处理工艺上进行调整。

实践证明,只要热处理时不产生裂纹,则在使用过程中是不会开裂的。

因此可以将正火温度提高到950℃,回火温度提高到650℃,淬水温度下降为820℃,能使连杆的分模面裂纹减少60%。

生产中只要出现有分模面裂纹倾向,则采用上述办法就可以避免。

2.2连杆头锻造表面龟裂
2.2.1宏观检验
来料加工的钢材未作进厂复验,投入锻造后,许多连杆的大、小头平面出现许多网状裂纹(从缺陷位置分类属表面缺陷),严重处几乎脱落(见图4和图5)。

仔细检查了锻造温度,未发现过烧现象。

图4大头表面龟裂图5小头表面龟裂
2.2.2裂纹分析
观察未经侵蚀的试样(平行于表面去除2mm制样),发现晶界有氧化现象,在裂纹内腔有灰色的氧化物夹杂,沿晶界向内延伸;试样经4%HNO3侵蚀后,在裂纹两侧可见脱碳层,脱碳层深度0.15~0.2mm,在裂纹旁边的晶界上可以观察到部分黄色的自由铜沿晶界分布(见图6)。

进一步分析了该连杆的化学成分,其中铜含量(质量分数)为0.374%。

据文献[3,4]介绍,铜含量>0.2%时,锻造时会产生龟裂现象。

这批连杆产生表面龟裂,铜含量过高是主要原因,在锻造过程中易产生表面龟裂。

为什么表面龟裂只产生于连杆头部,而杆部没有呢?这是由于成型的难易不同造成的。

将连杆小头与杆部作对比,从图7上看,它们都是靠心部的冲头下压将金属挤入型腔而成型的,由于h1/d1>h2/d2,b1>b2,而a1<a2,意味着头部在锻造过程中要使金属充满型腔比杆部困难的多。

在形变后期,随着a1值的不断减小,变形抗力增大,只有靠增加锤击次数来完成形变。

在锻造过程中顶部的金属的变形是由内向外翻而充满型腔的,又由于铜相的原因,强大的表面张力导致连杆头部B平面撕裂而龟裂。

图6晶界氧化及自由铜沿晶界分布70×图7头部与杆部的形状比较
(a)头部(b)杆部
2.2.3解决办法
(1)停止使用该材料,避免裂纹大量产生。

(2)适当增加连杆头部的拔模斜度、a及R值,使锻造过程中金属流动更流畅。

2.3球头螺杆中心凹陷孔洞
2.3.1宏、微观检验
锻造100t冲床球头螺杆(从形状分类属棒类锻件),其拔长杆部的两头端面中心部位产生了裂纹和下侧孔洞。

有裂纹和孔洞的共35件,占了该批锻件的66%。

裂纹和孔洞深入心部30~50mm。

端面中心部位严重凹陷。

该批材料采用45钢,<180mm热轧钢材在自由锻单3t锤上一次直接锻成<100mm的圆材。

整个拔长过程虽有工艺规定,但料坯的加热和锻打均凭经验进行(见图8)。

对原材料作热蚀试验、超声波探伤和非金属夹杂物检查,均未发现超标缺陷。

对缺陷锻件取样作金相观察,裂纹两侧轻微脱碳0.10~0.15mm,裂纹开口处0.15~0.20mm,伴有少量氧化物存在,裂纹尾部粗钝,无分支裂纹。

裂纹两侧分布着大小孔洞(见图9),其组织为珠光体+铁素体,晶粒度6~7级(见图10)。

图8球头螺杆中心裂纹及孔洞图9裂纹及孔洞20×
图10孔洞周围显微组织100×
2.3.2裂纹分析
裂纹两侧组织为等轴正火组织,在铁素体中未发现有冷压力加工的迹象,故可以排除未烧透心部冷锻开裂的因素。

正常拔长应头部凸出,而该锻件头部凹陷,说明锻件变形仅局限在表面变形,心部变形甚少。

同时锻造方式为圆形→圆形,又是平砧锤头,锻件变形仅在与锤头接触的很小范围内,容易产生锻造缺陷,同时导致心部收缩跟不上表面变形而产生中心裂纹和孔洞。

2.3.3解决办法
(1)用双3t锤上锻造以加大锤击力,使心部充分变形。

(2)将锻造方式圆形→圆形改为圆形→方形→圆形,使内外变形更加均匀。

经过以上改进后锻件头部凸出,有效地杜绝了类似裂纹再次产生。

2.4<500mm行车车轮预锻破裂
<500mm行车车轮(从形状分类属饼类锻件)是用我厂生产的370mm方钢锭,材质为50钢,经炉前化学成分分析和冒口端低倍检查合格后,在16t模锻锤上锻造,预锻墩粗时崩裂成几块,断口呈萘状,蓝黑色。

从未完全断开的坯料看,中心部位的裂纹开口是最大的。

开裂的坯料占下料总数的20%,仔细检查了锻造温度及坯料表面和裂口处显
微组织,未发现过烧现象。

2.4.1裂纹分析
该锻件预锻墩粗时即出现破裂,中心部位的裂纹开口较大,裂纹源是从心部开始。

裂纹尾部粗钝,无分支裂纹,无明显脱碳(见图11)。

在裂纹周围取数十个样抛光,用放大镜在自然光线下可以看到尾端和两侧附近分布着密密麻麻凹坑,经显微观察确认是冶炼浇注时的外来夹杂物(见图12)。

显然裂纹是沿着这些外来夹杂物密集带开裂并扩展的。

图11裂纹附近的显微组织12×图12冶炼浇注外来夹杂物10×
2.4.2解决办法
改进熔炼及浇注工艺,并将这批钢锭全部回炉,制定详尽的钢锭高倍检验技术条件。

在以后的生产中再未出现类似崩裂现象。

3结论
(1)连杆的分模面裂纹是由于锻造工艺的不当,以及热处理淬火工艺欠妥造成,可以通过调整锻造工艺和热处理工艺避免裂纹的产生。

(2)连杆龟裂是由于富铜相和锻件设计不当而导致锻造表面龟裂。

(3)球头螺杆中心凹陷孔洞由于表层变形多而心部变形少,心部跟不上表面变形速度而产生凹陷孔洞。

(4)<500mm行车车轮预锻破裂是由于大量外来夹杂物而致崩裂。

综上所述,锻造缺陷的分析有时很难从组织转变角度找到缺陷产生的真正原因,但可以应用金相实验技术从锻造过程中金属流动是否正常及冶金缺陷的重新分布上找原因和分析论证,找出症结,防止废品的产生。

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