【材料課件】塑性加工工程學(xué)2-wenkub
2023-03-12 12:23:34 本頁面
【正文】 熱工藝是否正常、塑性成形操作是否得當(dāng)?shù)取? ?無論是表現(xiàn)在塑性成形件外部的，或是表現(xiàn)在內(nèi)部和性能方面的質(zhì)量問題，它們之間在大多數(shù)情況下是互為影響的，往往是互相聯(lián)系、伴隨產(chǎn)生并惡性循環(huán)。 對于由塑性成形件制成的零件在使用過程中所產(chǎn)生的缺陷和損壞 ?需要查明是否由塑性成形件本身質(zhì)量問題引起 ?還需要弄清楚零件的使用受力條件、工作部位與環(huán)境以及使用維護(hù)是否得當(dāng)?shù)惹闆r。 一、原材料及塑性成形過程申常見的缺陷類型 原材料中常見的缺陷主要有： 毛細(xì)裂紋、結(jié)疤、折疊、非金屬夾雜、碳化物編析、非金屬夾雜物、白點、縮孔等； 加熱不當(dāng)產(chǎn)生的缺陷主要有： 過熱、過燒、加熱裂紋、銅脆、脫碳、增碳等； 成形工藝不當(dāng)產(chǎn)生的缺陷主要有： 大晶粒、晶粒不均勻、裂紋（十字裂紋、表面龜裂、飛邊裂紋、分模面裂紋、孔邊龜裂等）、鍛造折疊、穿流、帶狀組織等； 鍛后冷卻不當(dāng)產(chǎn)生的缺陷主要有： 冷卻裂紋、網(wǎng)狀碳化物等； 鍛后熱處理工藝不當(dāng)產(chǎn)生的缺陷主要有： 硬度過高或過低、硬度不均等。不同材料或同一種材料的不同狀態(tài)，其組織都是不同的，性能也是不同的。 ? 塑性成形件的外形質(zhì)量比較直觀，而內(nèi)部質(zhì)量（組織、性能、微裂紋、空洞等）問題必須借助于一些專門的試驗方法才能分析清楚。塑性加工工程學(xué) —— 鍛件質(zhì)量控制理論 主講 曹建剛 第三章 鍛件成形質(zhì)量控制理論 第一節(jié) 概述 ? 經(jīng)塑性成形后的坯料或零件，其質(zhì)量（包括外形質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量）對零件的使用壽命有極大影響。 ? 塑性成形件的質(zhì)量除與塑性成形工藝和熱處理工藝規(guī)范有關(guān)外，還與原材料的質(zhì)量有密切關(guān)系。 ?金屬的組織與材料的化學(xué)成分、冶煉方法、塑性成形工藝及熱處理工藝規(guī)范等因素有關(guān)。 二、塑性成形件質(zhì)量分析的一般過程及分析方法 1．塑性成形件質(zhì)量分析的一般過程 ? 塑性成形件的質(zhì)量問題可能發(fā)生在塑性成形生產(chǎn)過程中，但在熱處理、機(jī)械加工過程中或使用過程中才反應(yīng)出來。 ?在排除了零件設(shè)計、選材、熱處理、機(jī)加工及使用等方面的因素之后，才能集中力量從塑性成形件本身質(zhì)量上尋找缺陷和損壞的產(chǎn)生原因。 ?例如，過熱或過燒通常會造成晶粒粗大、鍛造裂紋、表層脫碳以及塑性、韌性等力學(xué)性能降低等質(zhì)量問題； ?材質(zhì)內(nèi)部有夾雜則可能引起內(nèi)部裂紋，內(nèi)裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)大與發(fā)展就可能暴露為成形件表面裂紋。 （ 2）弄清質(zhì)量問題 ?主要是查明塑性成形件缺陷部位、缺陷處的宏觀特征， ?初步確定是原材料質(zhì)量問題所起的缺陷還是塑性成形工藝或熱處理工藝本身造成的缺陷。 分析方法： ?低倍組織試驗 ?金相試驗 ?金屬變形流動分析試驗。 ? 金屬變形流動分析試驗 對分析裂紋、折疊和粗晶的形成、流線的分布和穿流等有特殊意義。這些先進(jìn)檢測儀器和設(shè)備的出現(xiàn)，體現(xiàn)了質(zhì)量分析方法向快速、精確和高效率發(fā)展的特點。（著色和熒光）用于檢查鍛件表面缺陷。 ?無損探傷這種非破壞性試驗技術(shù)已日益顯示出它的優(yōu)越性，并將在塑性成形件質(zhì)量檢驗與分析中占據(jù)應(yīng)有的地位。 ?鋼中 MnS夾雜物界面強(qiáng)度往往很低，很容易在界面處分離而形成空洞。塑性成形過程中，在一定的外界條件下，就會出現(xiàn)空洞的形核、長大，繼而發(fā)生空洞的聚合或連接，形成裂紋。 ? 另一方面，如果成形后的材料內(nèi)部存在大量空洞，特別是較大的 V形空洞，就會嚴(yán)重地降低材料的強(qiáng)度和塑性，特別是斷裂韌性，這就會給成形零件特別是那些受力構(gòu)件的使用可靠性帶來巨大的威脅。 O形空洞可以看作是過飽和空位向晶界（或相界）匯流、聚集（沉淀）而形成的。 ?試驗表明，壓應(yīng)力和拉應(yīng)力同樣可以產(chǎn)生空洞，切應(yīng)力比拉應(yīng)力更起作用。校正）都有可能產(chǎn)生裂紋。 ?上述兩方面原因又可歸結(jié)為力學(xué)因素和組織因素。物體在外力作用下，其內(nèi)部各點處于一定的應(yīng)力狀態(tài)，在不同的方位將作用有不同的正應(yīng)力及切應(yīng)力。 ?彎曲件在校正工序中，由于一側(cè)受拉應(yīng)力常易引起開裂。低塑性材料鐓粗時常易產(chǎn)生近 45176。用滑移線理論計算也可得出如此結(jié)果。 （ 2）由附加應(yīng)力及殘余應(yīng)力引起的裂紋 ? 當(dāng)附加應(yīng)力超過該部分材料強(qiáng)度極限時便引起裂紋。當(dāng)外力消除后，附加應(yīng)力仍以殘余應(yīng)力的形式留在工件內(nèi)部，這是產(chǎn)生延時開裂的主要原因。 ?總的規(guī)律是每一瞬間進(jìn)行增加比容的轉(zhuǎn)變區(qū)受壓應(yīng)力，進(jìn)行減少比容的轉(zhuǎn)變區(qū)受拉應(yīng)力。下面從三個方面分析塑性成形件中產(chǎn)生裂紋的組織因素。 2）晶界存在脆性的第二相或非金屬夾雜物 ? 脆性物質(zhì)包括：碳化物、氧化物、氮化物。 ?由于鐵素體的強(qiáng)度小，塑性變形時，首先是鐵素體局部變形，因而由于變形不均勻和由此產(chǎn)生的附加應(yīng)力，或鐵素體變形超過極限變形時，便在兩相交界處開裂。 （二）塑性成形件中裂紋的鑒別與防止產(chǎn)生裂紋的原則措施 1．塑性成形件中裂紋的鑒別 ? 鑒別裂紋形成的原因，應(yīng)首先了解工藝過程，以便找出裂紋形成的客觀條件 ? 其次應(yīng)當(dāng)觀察裂紋本身的狀態(tài) ?然后再進(jìn)行必要的有針對性的顯微組織分析、微區(qū)成分分析。 ?在單純過燒引起的晶界裂紋，在晶界處只能找到氧化物。 ?折疊的尾部一般呈圓角，而裂紋通常是尖的。防止產(chǎn)生裂紋的原則措施從下列因素來考慮： ? l）增加靜水壓力。 三、塑性成形件中裂紋分析實例 由某鋼廠供應(yīng)的 GH36合金餅坯，加熱后模鍛成渦輪盤鍛件。因此可判斷這種裂紋屬夾雜裂紋。 ? 為了比較晶粒的大小，對各種材料都制定了晶粒度標(biāo)準(zhǔn)。 二、晶粒大小對力學(xué)性能的影響 ?晶粒大小對金屬材料或零件的力學(xué)性能及理化性能帶來很大影響。 ?因為晶粒越細(xì)，不同取向的晶粒越多，變形能較均勻地分散到各個晶粒，即可提高變形的均勻性，同時，晶界總長度越長，位錯移動時阻力越大，所以能提高強(qiáng)度、塑性和韌性。 ?對于熱加工
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