鍛件原材料帶來的冶金缺陷

　　決定原材料質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)在于材料的熔煉、鑄錠、半成品加工。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(diǎn)狀偏析、內(nèi)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(zhì)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(shí)賞穿整個(gè)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(yán)格按照錠節(jié)號管理的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和加強(qiáng)材料驗(yàn)收檢驗(yàn)，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(diǎn)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(shù)管理的不斷加強(qiáng)和冶金技術(shù)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(diǎn)和密度差別很大，如果烙煉溫度過低、時(shí)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(diǎn)狀偏析在鍛件橫向低倍上為暗灰色或深棕色斑點(diǎn)狀缺陷，在縱向低倍上呈長條形，并沿流線分布。點(diǎn)狀偏析主要出現(xiàn)在靠原鑄錠坯上，隨遠(yuǎn)離冒口而逐漸減少。主要是鑄錠結(jié)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(diǎn)狀偏析。

　　4.內(nèi)部裂紋

　　原始坯料的內(nèi)部裂紋指軸心晶間裂紋或應(yīng)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(nèi)部裂紋漏檢，常常被誤認(rèn)為鍛造裂紋。

　　5.白點(diǎn)

　　一般認(rèn)為，白點(diǎn)是鋼中的氫氣和組織應(yīng)力共同作用形成的數(shù)量很多的微細(xì)裂紋，在鋼錠鍛軋后的冷卻過程中產(chǎn)生。在鍛件和大多數(shù)坯料上看到的都是變形后的白點(diǎn)，其形態(tài)無一定規(guī)律。含鎳、格和鉬的合金鋼鍛件對白點(diǎn)敏感，碳素鋼也會出現(xiàn)白點(diǎn)，但奧氏體、鐵素體和萊氏體鋼不出現(xiàn)白點(diǎn)。一般對鍛件采取緩冷或擴(kuò)氫退火可防止白點(diǎn)。

　　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(jié)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(jié)晶形成枝軸，熔點(diǎn)較低的金屬及雜質(zhì)后結(jié)晶于晶軸之間，所以樹枝狀組織實(shí)質(zhì)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(gè)截面上小孔洞，集中在中心的稱“集中疏松”，分散在整個(gè)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(dāng)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(xì)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(yán)取時(shí)可達(dá)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(rèn)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(nèi)部時(shí)形成的。氧化膜明顯降低高度方向的力學(xué)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(dāng)不銹鋼中鐵素體過多時(shí)，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(xué)性能，增加鍛件的缺口敏感性，還會引起過腐蝕缺陷。

　　11.本質(zhì)晶粒度粗大不均

　　本質(zhì)晶粒度粗大不均缺陷主要存在于合金結(jié)構(gòu)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(shí)際晶粒度。本質(zhì)晶粒度粗大不均(混合晶粒)、而實(shí)際晶粒度和格的零件，疲勞性能下降;當(dāng)進(jìn)行化學(xué)熱處理時(shí)，將引起滲碳或氮化的組織惡化、并導(dǎo)致脫落。

　　本質(zhì)晶粒度粗大不均與鋼中細(xì)化晶粒的元素(如鋁)被燒損有關(guān)。