各種缺陷的分析及產(chǎn)生原因-展示頁
2025-06-25 07:38本頁面
【正文】 防止鋼材過燒的措施有：（1）嚴(yán)格控制加熱溫度和高溫下的保溫時(shí)間；（2）控制爐內(nèi)氣體成分，盡量減少過剩的空氣量，造成弱氧化性爐氣；（3）使鋼材與噴火口保持一定的距離，嚴(yán)禁火焰與鋼材直接接觸，以防止局部過燒；（4）采用電阻爐加熱時(shí)，鋼材和電阻絲的距離不應(yīng)小于100mm ，以免局部過燒。由表172可見，碳鋼含碳量越高，過燒溫度越低，越易過燒；低碳合金鋼中含Mn、Ni、Cr等元素，使鋼較易過燒?？梢?，過燒的鋼材是不可補(bǔ)救的廢品，只有回爐重新冶煉。四、過燒當(dāng)鋼材加熱到接近熔點(diǎn)時(shí)，不僅奧氏體晶粒粗大，而且爐氣中的氧化性氣體滲入晶粒邊界，使晶間物質(zhì)Fe、C、S發(fā)生氧化，形成易熔的共晶體，破壞了晶粒間的聯(lián)系，這種現(xiàn)象稱為過燒。過熱的鋼材，如果條件允許，可用熱處理或再次鍛造的方法使晶粒細(xì)化；但是有一些鋼材過熱后是無法用熱處理改正的。幾種鋼材加熱時(shí)晶粒長(zhǎng)大的臨界溫度見表171。鋼材的過熱受到加熱溫度和保溫時(shí)間兩個(gè)因素的影響，其中前者對(duì)奧氏體晶粒的粗大有更大的影響?；鹧鏍t加熱時(shí)防止和減少脫碳的措施有：（1）采用高溫下裝爐的快速加熱方法，尤其應(yīng)縮短坯料在加熱爐內(nèi)高溫階段的停留時(shí)間；（2）加熱前坯料表面涂刷上保護(hù)涂層，例如石墨粉與水玻璃混合劑、硼砂水浸液、玻璃粉涂料等。但是，如果脫碳層的厚度沒有超過模鍛件的機(jī)械加工余量，則脫碳層可隨切屑除去而無危害。二、脫碳脫碳是鋼材表層的碳在高溫下與氧化性爐氣（如OCOH2O）和H2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CO和CH4等可燃?xì)怏w而被燒掉，使鋼材表層碳成分降低的現(xiàn)象。氧化皮的危害（1）它直接造成了金屬的損耗（稱為火耗）；（2）降低模鍛件的表面質(zhì)量；（3）鍛件表面附著氧化皮，熱處理時(shí)導(dǎo)致鍛件組織和性能的不均勻；（4）氧化皮的硬度較高，模鍛時(shí)會(huì)加速鍛模型腔的磨損，機(jī)加工時(shí)會(huì)加速刀具的損壞；（5）氧化皮呈堿性，脫落在加熱爐的爐膛內(nèi)會(huì)和酸性的耐火材料起化學(xué)反應(yīng)，縮短加熱爐壽命；（6）使模鍛件增加酸洗或噴丸等清理工序。 氧化皮形成過程示意圖由于氧化皮的膨脹系數(shù)和鋼材不同，因此較易脫落；同時(shí)氧化皮的熔點(diǎn)（1300～1350℃）較低，高溫時(shí)易熔化。氧化皮分為三層。一、氧化氧化是金屬加熱時(shí)爐氣中的氧化性氣體（如OCOH2O、SO2）與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在金屬表面形成氧化皮的現(xiàn)象。加熱過程中的缺陷及其防止方法金屬在鍛造加熱過程中可能產(chǎn)生的缺陷有氧化、脫碳、過熱、過燒和開裂等。裂紋、發(fā)裂、傷痕和折疊是表面缺陷，這些缺陷在鍛造變形時(shí)會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，使鍛件報(bào)廢，故事先必須清除。（4）白點(diǎn)含氫量高的大鋼錠，軋制或鍛造后由于冷卻工藝不當(dāng)，內(nèi)部過飽和的氫原子析出聚集在疏松等間隙中成為氫分子，造成巨大的壓力，并與鋼相變時(shí)的組織應(yīng)力相疊加，使鋼材內(nèi)部產(chǎn)生許多細(xì)小裂紋，即為“白點(diǎn)”。鋼材鍛造變形時(shí)，夾雜物聚集的部位會(huì)形成裂紋。折疊一般由于軋制或鍛造工藝不當(dāng)造成。發(fā)裂一般需經(jīng)酸洗后才能發(fā)現(xiàn)。斷面大、合金元素多的鋼材容易產(chǎn)生裂紋。二、軋制或鍛制的鋼材中的缺陷軋制或鍛制的鋼材中往往存在如下缺陷：（1）裂紋和發(fā)裂裂紋是由于鋼錠缺陷未清除，經(jīng)過軋制或鍛造使之進(jìn)一步發(fā)展造成的。（7）濺疤 當(dāng)鋼錠用上注法澆注時(shí)，鋼液沖擊鋼錠模底而飛濺到鋼錠模壁上，這些附著的濺沫最后不能和鋼錠凝固成一體，便成濺疤。（6）裂紋由于澆注工藝或鋼錠模具設(shè)計(jì)不當(dāng)，鋼錠表面會(huì)產(chǎn)生裂紋。在柱狀晶交界處（如方鋼錠橫截面對(duì)角線上），常聚集有易熔夾雜，形成“弱面”，鍛造時(shí)易于沿這些面破裂。氫是鋼中危害最大的氣體，它會(huì)引起“氫脆”，使鋼的塑性顯著下降；或在大型鍛件中造成“白點(diǎn)”，使鍛件報(bào)廢。（4）氣體 鋼液中溶解有大量氣體，但在凝固過程中不可能完全析出，以不同形式殘存在鋼錠內(nèi)部。夾雜使鋼錠鍛造性能變化，例如當(dāng)晶界處低熔點(diǎn)夾雜過多時(shí)，鋼錠鍛造時(shí)會(huì)因熱脆而鍛裂。（3）夾雜 不溶于金屬基體的非金屬化合物稱為夾雜。（2）偏析 鋼錠中各部分化學(xué)成分的不均勻性稱為偏析。鍛造成形過程中的缺陷及其防止方法一、鋼錠的缺陷 鋼錠有下列主要的缺陷：（1）縮孔和疏松 鋼錠中縮孔和疏松是不可避免的缺陷，但它們出現(xiàn)的部位可以控制。鋼錠中頂端的保溫冒口，造成鋼液緩慢冷卻和最后凝固的條件，一方面使錠身可以得到冒口中鋼液的補(bǔ)縮，另一方面使縮孔和疏松集中于此處，以便鍛造時(shí)切除。偏析分為枝晶偏析和區(qū)域偏析兩種，前者可以通過鍛造以及鍛后熱處理得到消除，后者只能通過鍛造來減輕其影響，使雜質(zhì)分散，使顯微孔隙和疏松焊和。常見的夾雜如硫化物、氧化物、硅酸鹽等。夾雜無法消除，但可以通過適當(dāng)?shù)腻懺旃に嚰右云扑?，或使密集的夾雜分散，可以在一定程度上改善夾雜對(duì)鍛件質(zhì)量的影響。例如氧與氮以氧化物、氮化物存在，成為鋼錠中夾雜。（5）穿晶 當(dāng)鋼液澆注溫度較高，鋼錠冷卻速度較大時(shí)，鋼錠中柱狀晶會(huì)得到充分的發(fā)展，在某些情況下甚至整個(gè)截面都形成柱狀晶粒，這種組織稱為穿晶。在高合金鋼錠中容易遇到這種缺陷。鍛造前應(yīng)將裂紋消除，否則鍛造時(shí)由于裂紋的發(fā)展導(dǎo)致鍛件報(bào)廢。濺疤鍛造前必須鏟除，否則會(huì)形成表面夾層。由于軋制或鍛造的工藝規(guī)范不當(dāng)，在鋼材內(nèi)引起很大的內(nèi)應(yīng)力，也會(huì)造成裂紋。～，它是軋制或鍛造時(shí)由于鋼錠皮下氣泡沿變形方向被拉長(zhǎng)或夾雜物沿變形方向伸長(zhǎng)而形成。（2）傷痕和折疊～、劃傷細(xì)痕。（3）非金屬夾雜和疏松鋼材中的非金屬夾雜是直接由鋼錠中的非金屬夾雜物保留下來的。鋼錠中的疏松，由于軋制工藝不當(dāng)，仍會(huì)在鋼材中保留下來。但“白點(diǎn)”僅出現(xiàn)在對(duì)“白點(diǎn)”敏感性較強(qiáng)的鋼種上，例如40CrNi、35CrMo、GCr15等牌號(hào)的鋼。非金屬夾雜、疏松和“白點(diǎn)”等是內(nèi)部缺陷，有這方面缺陷的鋼材根本不能使用。正確的加熱應(yīng)盡量減少或根本防止這些缺陷的產(chǎn)生。氧化皮的形成過程鋼材表層的鐵以離子狀態(tài)由里向外表面擴(kuò)散，而氧化性氣體中的氧以原子狀態(tài)由鋼材外表面經(jīng)吸附后向里層擴(kuò)散。其最外層是含氧較高的Fe2O3，約占氧化皮厚度的10%；中間層是粗大顆粒的Fe3O4，約占氧化皮厚度的50%；最里層是含氧較低的FeO，約占氧化皮厚度的40%。氧化皮的脫落和熔化，使新暴露的鋼料表面繼續(xù)氧化，增加金屬的損耗。防止和減少氧化的具體措施火焰爐加熱時(shí)為了防止或減少氧化皮的產(chǎn)生，可采取以下措施：（1）在確保金屬加熱質(zhì)量的前提下，盡量采用高溫下裝爐的快速加熱方法，縮短金屬在爐內(nèi)的停留時(shí)間，特別是縮短金屬在高溫下的保溫時(shí)間；（2）嚴(yán)格控制進(jìn)入爐內(nèi)的空氣量，在燃料完全燃燒的條件下，盡可能減少過?？諝饬浚唬?）注意消除燃料中的水分，避免水蒸氣對(duì)金屬表面的氧化作用；（4）爐膛應(yīng)保持不大的正壓力，防止?fàn)t外冷空氣吸入爐內(nèi)；（5）操作上應(yīng)做到少裝爐、勤裝爐及適時(shí)出爐；（6）采用少、無氧化火焰加熱爐。脫碳的危害（1）使鍛件加工后的零件表面變軟，強(qiáng)度和耐磨性降低；（2）使鍛件加工后的零件疲勞強(qiáng)度降低，零件在長(zhǎng)期交變應(yīng)力作用下易發(fā)生疲勞斷裂。防止脫碳的具體措施坯料加熱時(shí)應(yīng)防止和減少脫碳，尤其對(duì)于彈簧鋼、工具鋼和軸承鋼等鍛件以及精密模鍛件更應(yīng)盡可能防止脫碳。三、過熱 鋼材在加熱過程中的加熱溫度超過某一溫度，或在高溫下保溫時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致奧氏體晶粒急劇粗大的現(xiàn)象，稱為過熱。通常，將鋼材加熱時(shí)晶粒開始急劇長(zhǎng)大的溫度，稱為晶粒長(zhǎng)大的臨界溫度。表171 幾種鋼材加熱時(shí)晶粒長(zhǎng)大的臨界溫度鋼號(hào)晶粒長(zhǎng)大的臨界溫度（℃）鋼號(hào)晶粒長(zhǎng)大的臨界溫度（℃）251250
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