大型锻件的缺陷及对策:锻造裂纹

很大锻造当原材料质量较差或锻造工艺不当时,往往容易出现锻造裂纹。
下面介绍几种因材质不良引起锻造裂纹的案例。
(1)锻造铸锭缺陷引起的裂纹

https://www.shdhforging.com/news/defects-and-countermeasures-of-large-forgings-forging-cracks

大多数钢锭缺陷都可能在锻造过程中引起裂纹,如图所示,这是2Cr13主轴锻件的中心裂纹。
这是因为6T铸锭凝固时结晶温度范围窄,线收缩系数大。
由于凝缩收缩不充分,内外温差大,轴向拉应力大,使枝晶开裂,在铸锭中形成轴间裂纹,锻造时进一步扩大,成为主轴锻件裂纹。

该缺陷可以通过以下方式消除:
(1)提高冶炼钢水的纯净度;
(2)钢锭冷却缓慢,减少热应力;
(3)使用良好的发热剂和保温帽,增加填充收缩能力;
(4)采用中心压实锻造工艺。

(2)锻造钢中有害杂质沿晶界析出而引起的裂纹。

钢中的硫常以FeS的形式沿晶界析出,其熔点仅为982℃。在锻造温度1200℃时,晶界上的FeS会熔化并以液膜形式包围晶粒,破坏晶粒间的结合而产生热脆性,轻微锻造后就会产生裂纹。

当钢中含有的铜在过氧化气氛中加热到1100~1200℃时,由于选择性氧化,在表层形成富铜区。当铜在奥氏体中的溶解度超过铜的溶解度时,铜以液膜形式分布在晶界,形成铜脆性而无法锻造。
钢中若含有锡、锑,会严重降低铜在奥氏体中的溶解度,加剧脆化倾向。
由于铜含量较高,钢锻件表面在锻造加热时发生选择性氧化,使铜沿晶界富集,沿晶界富铜相形核、扩展而形成锻造裂纹。

(3)锻造裂纹由异相(第二相)引起

钢中第二相的力学性能往往与金属基体有很大差异,因此附加应力会导致变形流动时整体过程塑性下降。一旦局部应力超过异相与基体之间的结合力,就会发生分离,形成孔洞。
例如钢中的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅酸盐等。
假设这些相是密集的。
链状分布,特别是沿结合力较弱的晶界分布,高温锻造时会产生裂纹。
20SiMn钢87t钢锭沿晶界细小AlN析出引起的锻造裂纹宏观形貌已被氧化并呈现多面体柱状晶。
微观分析表明,锻造裂纹与沿初生晶界大量细晶AlN析出有关。

对策防止锻造裂纹氮化铝沿晶体析出引起的原因如下:
1、限制钢中铝的添加量,去除钢中的氮或通过添加钛来抑制AlN析出;
2、采用热送铸锭和过冷相变处理工艺;
3、提高热补温度(>900℃)直接热锻;
4、锻造前进行充分的均匀化退火,使晶界析出相扩散。


发布时间:2020年12月3日

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