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法蘭鍛件原材料帶來的冶金缺陷
鍛件原材料帶來的冶金缺陷主要介縮孔殘余、夾雜、火渣和異金屬、成分偏析、點狀偏析、內部裂紋、殘留鑄造組織、不銹鋼中的鐵素體含量過高、粗晶環(huán)和氧化膜以及本質晶粒度粗大不均等。
1.縮孔殘余
縮孔殘余位于鍛件縱向主軸線上,有時賞穿整個鍛件,在鍛件端面表現(xiàn)為裂紋或孔洞,缺陷處富集大量夾雜,這是由于冶金廠未將冒口中的縮孔切除干凈所致。只要要求冶金工廠嚴格按照錠節(jié)號管理的標準規(guī)定和加強材料驗收檢驗,可以杜絕該缺陷。
2.夾雜、夾渣和異金屬
(1)夾雜沿金屬流線分布。為呈條狀分布的塑性夾雜(硫化物和硅酸鹽等)。脆性夾雜(氧化物和氮化物等)一般呈鏈狀分布;高溫合 金和不銹鋼中,過剩碳化物也屬于夾雜。
(2)夾渣為低倍組織上可見的熔渣和耐火材料等夾雜物。
(3)異金屬是熔煉過程中未完全熔化的高熔點金屬。
可見鍛件中的夾雜、夾渣和異金屬等缺陷都是熔煉過程帶來的缺陷,隨著技術管理的不斷加強和冶金技術的提供,這些缺陷巳逐漸減少。
3.成分偏析
合金化程度高的合金,由于各種合金元素的熔點和密度差別很大,如果烙煉溫度過低、時間不夠或攪拌不充分,或者是鑄錠橫截體積過大,都會造成和金成分偏析。成分偏析包括區(qū)域偏析和枝晶間偏析兩種。
(1)成分偏析鍛件的縱向低倍紺織往往表現(xiàn)為沿流線呈不同顏色的條帶分布(不同成分材料耐腐蝕性差異所致)在高倍組織中,常表現(xiàn)為帶狀組織。
(2)點狀偏析在鍛件橫向低倍上為暗灰色或深棕色斑點狀缺陷,在縱向低倍上呈長條形,并沿流線分布。點狀偏析主要出現(xiàn)在靠原鑄錠坯上,隨遠離冒口而逐漸減少。主要是鑄錠結晶過程中合金元素偏析造成的,合金中鋁含量高、鑄錠尺寸大和冷卻慢易形成點狀偏析。一般認為,點狀偏析是由氣體夾雜造成的低倍缺陷,它破壞了金屬的連續(xù)性,導致拉伸塑性下降,還會使高溫合金鍛件持久性能明顯下降。
4.內部裂紋
原始坯料的內部裂紋指軸心晶間裂紋或應力裂紋。這種裂紋常出現(xiàn)在低塑性或大截面的壞料上。如果對原始坯料的內部裂紋漏檢,常常被誤認為鍛造裂紋。
5.白點
一般認為,白點是鋼中的氫氣和組織應力共同作用形成的數(shù)量很多的微細裂紋,在鋼錠鍛軋后的冷卻過程中產生。在鍛件和大多數(shù)坯料上看到的都是變形后的白點,其形態(tài)無一定規(guī)律。含鎳、格和鉬的合金鋼鍛件對白點敏感,碳素鋼也會出現(xiàn)白點,但奧氏體、鐵素體和萊氏體鋼不出現(xiàn)白點。一般對鍛件采取緩冷或擴氫退火可防止白點。
6.殘留鑄造組織
殘留鑄造組織主要是鑄錠開坯的鍛造比過小,樹枝狀組織(鑄造結晶的枝晶組織)殘存在壞料的縱向低倍中所致。在鑄錠凝固過程中,基體元素先結晶形成枝軸,熔點較低的金屬及雜質后結晶于晶軸之間,所以樹枝狀組織實質上是一種成分偏析。
7.疏松
疏松表現(xiàn)為鋼坯橫截面上有集中在中心或分散在整個截面上小孔洞,集中在中心的稱“集中疏松”,分散在整個截面上的稱“一般疏松”。疏松主要是由于鑄錠開坯的鍛造比過小或開坯工藝不當造成的。
8.粗晶環(huán)
粗晶環(huán)主要出現(xiàn)在鋁合金、鎂合金和銅合金的擠壓棒及型材橫向低倍組織的表層,在擠壓狀態(tài)為一圈細晶層,而熱處理后為明顯的粗晶層;而熱處理后為明顯的粗晶層;通常稱為粗晶環(huán)。
粗晶環(huán)的厚度一般為3mm?5mm,嚴取時可達10mm?20mm。如果原始毛壞有粗晶環(huán),鍛后往往在鍛件表層仍保留一層粗晶層。
通常認為,粗晶環(huán)是由于擠壓潤滑不好,擠壓筒壁摩擦大,致使表層金屬與心部金屬變形不均勻,因表層金屬變形程度小,而落入臨界變形區(qū)所致。
9.氧化膜
氧化膜主要存在于鋁合金中。其成分為MgO·AL2O3、MgF2·SiO2和BeO等氧化物。在鍛件上,氧化膜多出現(xiàn)在較大面積的腹板和分模面附近,并且沿流線分布。主要是在熔煉過程中的氧化膜卷入液體金屬內部時形成的。氧化膜明顯降低高度方向的力學性能。
10.鐵素體含量過多
奧氏體一鐵素體鋼中含有α鐵素體。在某些奧氏體鋼中(如1Cr18Ni9Ti鋼),也會出觀。鐵素體。當不銹鋼中鐵素體過多時,會沿流線呈條帶狀或鏈狀分布,形成鐵素體帶狀組織.也可能呈粗大塊狀或網(wǎng)狀分布。α鐵素體帶狀組織的出現(xiàn),將會降低鍛件的橫向力學性能,增加鍛件的缺口敏感性,還會引起過腐蝕缺陷。
11.本質晶粒度粗大不均
本質晶粒度粗大不均缺陷主要存在于合金結構鋼中,是指鋼在930℃加熱,保溫3h?8h后奧氏體晶粒度,而非零件使用條件下的實際晶粒度。本質晶粒度粗大不均(混合晶粒)、而實際晶粒度和格的零件,疲勞性能下降;當進行化學熱處理時,將引起滲碳或氮化的組織惡化、并導致脫落。
本質晶粒度粗大不均與鋼中細化晶粒的元素(如鋁)被燒損有關。