山東豐勝金屬材料有限公司
圓截面鍛件中心裂紋這種裂紋裂口寬、深并平行縱軸分布。有的裂紋從端面可見，有的從外面上看不見。前者在滾圓過程中發(fā)現(xiàn)，后者可在機加工序車削內(nèi)孔時發(fā)現(xiàn)。產(chǎn)生的主要原因有4點。?原材料有中心裂紋、疏松、碳化物顆粒粗大等缺陷。?滾圓過程中產(chǎn)生較大的橫向拉力。?滾圓時擴大了方截面拔長或倒棱時形成的初生裂紋。始鍛溫度過高或終鍛溫度過低。
此裂紋的特征是在圓截面的側(cè)表面上，裂紋走向略平行于縱軸，裂紋較寬，深淺不一，一般是在鐓粗時發(fā)現(xiàn)，修磨后可繼續(xù)鍛造。產(chǎn)生的原因有3點。?原材料表面裂紋的擴大或發(fā)展。加熱溫度低或保溫時間不足。?鍛造時側(cè)表面脹鼓變形過大。
這種裂紋在鍛件側(cè)表面上呈橫向分布，裂紋寬、深、長。往往是在鍛件退火后發(fā)現(xiàn)。產(chǎn)生的原因主要有4點。坯料表面有折疊、斑疤或較深窄的橫向磨裂。坯料在拔長時于側(cè)表面形成明顯的錘痕或折疊，鐓粗時成為裂紋源。鉚鍛過渡，鐓粗時形成橫向匯流折波。?鍛件冷卻過急或沒能及時退火。
這種缺陷多發(fā)現(xiàn)在車內(nèi)孔或淬火后，碳化物剝落在內(nèi)孔壁上發(fā)生，位置居中，方向與水平略呈傾斜（與原材料碳化物帶的鐓粗走向一致）。這種缺陷雖不能稱之為裂紋，但也破壞了金屬的連續(xù)性。與一般鍛裂相比，缺口較寬、尾部變鈍，多產(chǎn)生于外形尺寸較大的圓餅鍛件，如剃齒刀、盤形插齒刀等鍛件。原材料心部有明顯的碳化物帶，在鐓粗過程中被壓縮、聚集、折疊，在車內(nèi)孔或淬火時脫落。
在熱處理淬火時常發(fā)現(xiàn)車刀一頭組織正常，而另一頭有萘斷口；大直徑銑刀某一個邊緣有萘斷口，而不經(jīng)鍛造制作的刀具均無萘斷口，說明萘斷口是由于鍛造不良所致。一般認為鍛造產(chǎn)生的萘斷口有兩個原因：?鍛造比太小，變形甚微（10%~15%），而且終鍛溫度很高（如在1100~1050℃）。返修品不經(jīng)中間退火或退火不良有可能產(chǎn)生萘斷口。
這是由于在加熱時，在高溫下停留時間過長，表面的碳量過分燒損所致。特別是W-Mo系鋼脫碳的趨向越嚴重。因此，要嚴重控制在高溫下的停留時間。在能夠使鋼均熱的前提，其停留時間應(yīng)盡量短時，如在保護氣氛下加熱更佳。
在汽車制造過程中，廣泛地采用鍛造的加工方法。隨著科技的進步，對工件精度要求的不斷提高，具有高效率、低成本、低能耗、高質(zhì)量等優(yōu)點的精密鍛造技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。依據(jù)金屬塑性成形時的變形溫度不同，精密冷鍛成形可分為冷鍛成形、溫度成形、亞熱鍛成形、熱精鍛成形等，生產(chǎn)的汽車零部件包括。
鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓（鍛造與沖壓）的兩大組成部分之一。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。相關(guān)機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。
包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態(tài)模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用于生產(chǎn)某些特殊形狀的零件。例如，輥鍛可以作為有效的預(yù)成形工藝，大幅降低后續(xù)的成形壓力；楔橫軋可以生產(chǎn)鋼球、傳動軸等零件；徑向鍛造則可以生產(chǎn)大型的炮筒、臺階軸等鍛件。
鋼的開始再結(jié)晶溫度約727℃，但普遍采用800℃作為劃分線，高于800℃的是熱鍛；在300～800℃之間稱為溫鍛或半熱鍛，在室溫下進行鍛造的稱為冷鍛。用于大多數(shù)行業(yè)的鍛件都是熱鍛，溫鍛和冷鍛主要用于汽車、通用機械等零件的鍛造，溫鍛和冷鍛可以有效的節(jié)材。
鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金，鐵基高溫合金，鎳基高溫合金，鈷基高溫合金的變形合金也采用鍛造或軋制方式完成，只是這些合金由于其塑性區(qū)相對較窄，所以鍛造難度會相對較大，不同材料的加熱溫度，開鍛溫度與終鍛溫度都有嚴格的要求。
材料的原始狀態(tài)有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態(tài)金屬。金屬在變形前的橫斷面積與變形后的橫斷面積之比稱為鍛造比。正確地選擇鍛造比、合理的加熱溫度及保溫時間、合理的始鍛溫度和終鍛溫度、合理的變形量及變形速度對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本有很大關(guān)系。
自由鍛是指用簡單的通用性工具，或在鍛造設(shè)備的上、下砧鐵之間直接對坯料施加外力,使坯料產(chǎn)生變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件的加工方法。采用自由鍛方法生產(chǎn)的鍛件稱為自由鍛件。
自由鍛都是以生產(chǎn)批量不大的鍛件為主，采用鍛錘、液壓機等鍛造設(shè)備對坯料進行成形加工，獲得合格鍛件。自由鍛的基本工序包括鐓粗、拔長、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯移及鍛接等。自由鍛采取的都是熱鍛方式。
H13熱作模具鋼具有優(yōu)良的熱強性、熱疲勞性以及綜合力學性能，在國內(nèi)外被廣泛用于鋁合金壓鑄模、熱鍛壓模和熱擠壓模. H13模具鋼鑄錠由于表面和心部冷卻速度不同，造成表面組織細小均勻，心部組織晶粒粗大，嚴重影響鍛件的性能。鍛件的組織和力學性能與很多因素有關(guān)，而鍛造比是影響鍛件質(zhì)量的最主要因素之一。鍛造比是鍛造時金屬變形程度的一種表示方法，鍛造比越大，鍛件的變形程度就越高，而變形程度直接關(guān)系到材料最終夾雜物尺寸、材料共晶碳化物的破碎程度、材料最終成形后的晶粒大小等。
鍛后試樣經(jīng)860℃等溫球化退火后的金相組織中可以看出:試樣經(jīng)退火后，鍛造比最大的試樣的金相組織與原始試樣相比，晶粒變得更細小，粗大的晶粒組織經(jīng)過鍛造后沒有遺傳給退火組織;隨著鍛造比越大，退火后的晶粒越細小，晶粒度越大。金屬變形時要消耗較多能量， 經(jīng)計算，各鍛造比下的晶粒度大小如圖4所示。由圖4可得:鍛造比為1時，等溫球化退火后H13模具鋼的晶粒度為5. 8，由于鍛造比較小，試樣組織破碎不明顯，晶界總長沒有多大變化，導致退火回復再結(jié)晶階段形核點和儲存的能量較少，晶粒形核點主要在晶界處形核長大，保持了原始試樣組織形態(tài)。
遺傳現(xiàn)象明顯;隨鍛造比增大，晶粒度也增大，鍛造比為2時的晶粒度為6. 2，與原始試樣相比，晶粒有所細化;當鍛造比為3和4時，晶粒明這些能量大部分轉(zhuǎn)化為熱，使金屬的溫度升高，小部分以儲存能的形式保留在金屬中，由于該儲存能的產(chǎn)生，使金屬具有較高的自由能和熱力學不穩(wěn)定狀態(tài)，因此，儲存能就成了變形金屬在加熱時發(fā)生回復與再結(jié)晶的驅(qū)動力。當變形金屬加熱時，加熱到一定溫度后，大部分儲存能會以熱的形式釋放出來。鍛造比的增加，使形變儲存能增加，為變形金屬在加熱時發(fā)生回復與再結(jié)晶提供了更多的驅(qū)動力，晶粒形核速率加快;同時，隨鍛造比增加，形核點增多，加快形核速率，形成細小晶粒，減弱甚至消除組織遺傳性。
鍛造比為1時的試樣，等溫球化退火后H13模具鋼的晶粒度為5. 8，保持了原始試樣的組織形態(tài)，具有明顯的遺傳現(xiàn)象。隨著鍛造比增大，晶粒度增加，晶粒細化，組織遺傳規(guī)律變?nèi)?當鍛造比為4時，晶粒度達到8. 1，達到超細晶粒等級，組織遺傳現(xiàn)象明顯減弱。隨鍛造比增大，晶粒破碎明顯增加，為等溫球化退火階段晶粒的回復再結(jié)晶提供了更多的形核點和儲存能，促使晶粒細化，弱化了金屬組織的遺傳特征。
鍛造比是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。鍛造比是鍛造時金屬變形程度的一種表示方法。鍛造比以金屬變形前后的橫斷面積的比值來表示。不同的鍛造工序，鍛造比的計算方法各不相同。1、拔長時，鍛造比為y=F0/F1或y=L1/L0式中F0,L0-拔長前鋼錠或鋼坯的橫斷面積和長度;F1,L1-拔長后鋼錠或鋼坯的橫截面積和長度。
鐓粗時的鍛造比，也稱鐓粗比或壓縮比，其值為y=F1/F0或y=H0/H1F0,H0-鐓粗前鋼錠或鋼坯的橫截面積和高度;F1,H1-鐓粗后鋼錠或鋼坯的橫截面積和高度。鍛造比選擇的原則是在保證鍛件各種要求的前提下，盡量選擇小一些。一般按以下情況確定鍛造比:1、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼在錘上自由鍛造時:對軸類鍛件，由鋼錠直接鍛造。
