第2章 锻造用原材料及坯料准备.pptVIP

第2章 锻造用原材料及坯料准备 2.1 锻造用原材料 锻造用坯料一般为棒、板、管状的黑色金属、有色金属和贵金属。 圆柱体毛坯要考虑高径比H/d,当高径比H/d≥2时，要预制坯，防止在成形过程中弯曲失稳，或产生弯曲，形成折叠；H/d较小时，可采用板料下料。 薄板毛坯采用普通冲裁落料或精密冲裁下料 2.1.1　黑色金属  冷锻用钢的尺寸公差 锻造用钢的宏观缺陷 　　　表面缺陷一般包括裂纹、疤痕、折叠和夹杂等。 　　　内部缺陷包括低倍缺陷和显微缺陷。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 (1) 折叠 折叠是轧材表面的常见缺陷，折痕方向为轧制方向，边缘弯曲不齐，有时存在一些氧化物夹杂物。这些夹杂物一般较长，在棒材两侧对称分布。 若棒材表面存在折叠，必须剥皮去掉。否则将使大批成形件成为废品。 (2) 划痕 材料纵向划痕的产生是由于在轧制、挤压、拉拔过程中，表面金属的流动受到孔型或模具上某种机械阻碍（如毛刺、斑痕及积瘤）而形成的。 在低温下形成的划痕，其根部有轻微的变形，附近没有脱碳和氧化现象。 划痕能使棒材、板材报废，是造成冷锻成形件开裂的主要原因。 (3) 发纹 发纹一般顺着钢材的纤维方向，长短不一，细如发丝，头部较浅较尖。往往在发纹中可以发现夹杂物，发纹的周围无氧化脱碳现象。 钢材表面的发纹是冷锻成形用钢的一个重大缺陷。在冷锻成形后开裂的零件中，多数由于产生这种缺陷引起。 钢的低倍组织 (1) 偏析 (2) 缩孔残余 (3) 白点 (1) 偏析 偏析是钢锭在凝固过程中产生的化学成份以及杂质的不均匀现象。 主要类型有方框偏析、点状偏析和枝晶偏析。 碳化物偏析会降低钢的锻造性能，严重者在热加工过程中零件内部产生较大的拉应力，引起锻件开裂。 严重硫偏析的存在，会造成材料强度的显著降低，在零件加工后服役使用的过程中，易产生早期脆性断裂。 (2) 缩孔残余 缩孔：钢锭在凝固过程中，由于各部分结晶先后不同以及体积收缩，在钢锭头部的轴心处形成缩孔。 缩孔残余：钢锭在开坯时未能全部去掉缩孔，缩孔残留在随后锻轧好的钢材之中，这就是缩孔残余。 （3）白点 白点是由于钢中存在一定量的氢和各种应力（组织应力、温度应力、塑性变形后的残余应力等）共同作用产生的。 白点是隐藏在锻坯内部的一种缺陷，在钢坯的纵向断口上呈圆形或椭圆形的银白色斑点，在横向断口上呈细小裂纹，显著降低钢的韧性。 非金属夹杂物 非金属夹杂物在钢中破坏了金属基体的连续性，使材料的塑性和韧性降低； 当夹杂物呈链条状分布，或者沿着晶界分布时，对金属的力学性能，特别是动载荷下的力学性能的影响更为严重，常常由于应力集中而导致零件突然断裂。 钢中常见的非金属夹杂物 (1) 硫化物 (2) 硅酸盐夹杂物 (3) 氧化物 (4) 夹渣 (1) 硫化物 若钢中含锰量较低，硫与铁化合生成硫化铁，硫化铁与铁形成共晶体。 热脆：硫化铁熔点只有985℃，经常存在于晶界处。一般钢材在800~1200℃轧制或锻造时，由于共晶体的熔化，导致钢材沿晶界开裂，这种现象称为“热脆”。 当钢中含锰量较高时可优先形成硫化锰，可减轻硫的有害影响。 如果钢中存在较多的硫化物，将显著降低材料的疲劳性能，尤其是横向力学性能。 (2) 硅酸盐夹杂物 硅酸盐夹杂物可分为塑性和脆性两种。 塑性硅酸盐的形态与硫化锰相似，也沿着钢材轧制方向延伸，呈长条状。 脆性硅酸盐也沿着金属流动方向分布，在金属变形时容易发生脆裂。 (3) 氧化物 钢中氧化物主要有FeO、SiO2及Al2O3等 FeO很脆，热加工过程中几乎不发生变形，只有在很大的压力下才稍呈椭圆形。 SiO2在钢中很少单独存在，经常与其它氧化物形成复杂化合物。 Al2O3在显微镜的明场下观察呈暗灰带紫色，它的外形不规则，常以细小颗粒积聚成群分布。Al2O3硬度高、脆性大，外形有棱角。在钢中起到尖锐的缺口作用。 (4) 夹渣 夹渣是用肉眼可观察到的大块夹杂物。 夹渣通常是由于冶炼以及浇注过程中，钢液表面的炉渣，或者从出钢槽、钢水包等内壁剥落的耐火材料，在钢液凝固前未能浮出，存留在钢锭内部。 钢材中存在大块肉眼可见的夹杂物是不允许的 钢的晶粒度 钢的晶粒度一般指钢的奥氏体晶粒大小，奥氏体晶粒度包括本质晶粒度和实际晶粒度两种。 本质晶粒度是指钢加热到930℃时所具有的奥氏体晶粒的大小。它表示该钢的奥氏体晶粒长大倾向。 实际晶粒度是指钢在某一具体热处理条件下所获得的奥氏体晶粒的大小。它主要取决于加热温度和热加工工艺过程制度。 45钢在不同回火温度下晶粒度与冲击韧度和硬度的关系 钢的实际晶粒度 钢的实际晶粒度过大，会显著地恶化钢材的塑性。 钢材的晶粒度较大时，其加工性