第2章锻造用原材料及坯料准备概要.ppt

第2章 锻造用原材料及坯料准备 2.1 锻造用钢锭结构 2.2 下料方法 下料是自由锻和模锻的第一道工序。 不同的下料方式，直接影响着锻件的精度、材料的消耗、模具与设备的安全以及后续工序过程的稳定。 下料方法的优缺点 传统的下料方法的下料品质均不太理想，断口不齐，坯料的长度与品质重复精度低。 离子束切割、电火花线切割等新型下料方法，能锯切很硬的材料，剪切品质很好，但成本高，不宜用于大批量生产。 金属带锯下料既能得到高的下料精度，又能适应大批量生产。 传统的下料方式 ： 锻造工艺对剪切的质量要求 其它下料方法 可燃气体熔断：主要是在切断的过程中受到熔断热影响，材料的组织会发生变化，形成变质层，需采用热处理工艺过程消除这种变化。 放电切割：成本高，普及率低，不能广泛用于钢材的切断，只宜于应用在经过热处理以后的模具以及高硬材料零件的切割。 激光切割：在板料加工上用得较多，但在棒材、型材的切割上用得较少。 * 第2章 锻造用原材料及坯料准备 一、钢锭结构（冒口、锭身和底部组成） 锻造用钢基本上是镇静钢，我国锻造用大型钢锭有两种规格，一种是普通锻件用的4％锥度、高径比为1.8?2.3、冒口比例为17％的钢锭；另一种是优质锻件用的11?12％锥度、高径比为15左右、冒口比例为20?24％的钢锭。 二 大型钢锭的内部缺陷 大型钢锭的内部缺陷有：偏析、夹杂、气体、缩孔、疏松和溅疤等。并且不可避免。钢锭愈大，缺陷愈严重，往往是造成大型锻件报废的主要原因。 1、偏析: 钢锭内部化学成分和杂质分布的不均匀性称为偏析。 偏析可分为树枝状偏析(或显微偏析)和区域偏析(或低倍偏析)两种。树枝状偏析是指钢锭在晶体范围内化学成分的不均匀性。 树枝状偏析通过锻造和锻后热处理可以消除；区域偏析是指钢锭在宏观范围内的不均匀性，可通过变形减小危害性。 原因：选择性结晶、比重差异或流速不同造成的； 措施：变形和热处理可消除或减小。 2、夹杂 : 钢锭内部不溶解于基体金属的非金属化合物，经过加热与冷却热处理仍不能消失，称为非金属夹杂物，通称夹杂。大型锻件内部通常存在的非金属夹杂有：硅酸盐、硫化物和氧化物等，它们的主要特征见表2-1。 表2-1 夹杂主要特征 危害：夹杂破坏金属的连续性，容易发生显微裂纹，会降低锻件的机械性能。 在夹杂的含量、种类、大小、分布状况等因素中，以夹杂的大小和分布状态对锻件质量影响最大。 如果分布在晶界上的低熔点夹杂(硫化物)过多时，锻造会引起热脆现象，严重地降低钢的锻造性能。了解夹杂在钢锭中的分布，对指导大锻件生产非常重要。危害最大的粗大夹杂，主要分布在钢锭底部，而引起热脆危险的硫化物夹杂．多出现在钢锭心部且接近冒口区。 措施：变形改变分布。 3、气体 在钢锭中常见的残存气体有氧、氮、氢等。其中氧和氮在钢锭里最终以氧化物和氮化物存在----夹杂。氢是钢中危害性最大的气体，它在钢中的含量超过一定极限值时，会在锻后冷却过程中，在锻件内部产生白点和氢脆缺陷．使钢的塑性显著下降。 措施：降低气体含量，控制炉气。 4、缩孔和疏松 缩孔是在冒口区形成的，此区凝固最迟，由于没有钢液补充而造成不可避免缺陷。缩孔的大小与位置和锭模结构及浇注工艺有关。 措施：锭模适当，冒口位置正确，采用保温等。一般情况下，锻造时将缩孔与冒口一并切除、否则因缩孔不能锻合而造成内部裂缝，导致锻件报废。 疏松是由于晶间钢液最后凝固收缩造成的晶间空隙和钢液凝固过程中析出气体构成的显微孔隙。这些孔隙在区域偏析处较大者变为疏松，在树枝晶间处较小的孔隙则变为针孔。 危害：缩孔和疏松使钢锭组织致密程度下降，破坏了金属的连续性，影响锻件的力学性能。 措施：锻造时要求大变形，以便锻透钢锭．将疏松消除。 铸件经过轧制、挤压或锻造加工后、组织结构得到改善，性能相应提高。通常、变形越充分、残存的铸造缺陷就越少，材料质量提高的幅度也越大。但在轧、挤、锻过程中、材料有可能产生新的缺陷。常见的缺陷如下； 划痕(划伤)：金属在轧制过程中，由于各种意外原因在其表面划出伤痕，深度常达0.2?0.5mm，会影响锻件质量。 折叠：轧制时，轧材表面金属被翻入内层并被拉长，折逢内由于有氧化物而不能被焊合，结果形成折叠。形成应力集中，影响锻件的质量。 发裂：钢锭皮下气泡被轧扁拉长破裂形成发状裂纹，深度约为0.5～1.5mm。在高碳钢和合金钢中容易产生这种缺陷。 三、型材的常见缺陷 结疤：浇注时，钢液飞溅而凝固在钢锭表面，在轧制过程中被辗轧成薄膜而附于轧材表面，其厚度约为1.5mm。 碳化物偏析：通常在含碳量高的合金钢中容易出现这种陷。 其原因是钢中的菜氏体共晶碳化物和二次网状碳化物在