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您生产的锻件失效了,怎么办?支你9招!

发布:tianligongyelu!@$# 浏览:1771次

1.偏析

  钢中化学成分与杂质分布的不均匀现象,称为偏析。一般将高于平均成分者,称为正偏析,低于平均成分者,称为负偏析。尚有宏观偏析,如区域偏析与微观偏析,如枝晶偏析,晶间偏析之分。

大锻件中的偏析与钢锭偏析密切相关,而钢锭偏析程度又与钢种、锭型、冶炼质量及浇注条件等有关。合金元素、杂质含量、钢中气体均加剧偏析的发展。钢锭愈大,浇注温度愈高,浇注速度愈快,偏析程度愈严重。

(1)区域偏析  属于宏观偏析,是由钢液在凝固过程中选择结晶,溶解度变化和比重差异引起的。

对策是:

1)降低钢中硫、磷等偏析元素和气体的含量,如采用炉外精炼,真空碳脱氧(VCD)处理及锭底吹氩工艺。

2)采用多炉合浇、冒口补浇、振动浇注及发热绝热冒口,增强冒口补缩能力等措施。

3)严格控制注温与注速,采用短粗锭型,改善结晶条件。

(2)枝晶偏析  属于微观偏析。树枝状结晶与晶间微区成分的不均匀性,可能引起组织性能的不均匀分布。采用扫描电镜(SEM)、波谱仪(WDS)、能谱仪(EDS)进行微区观察和成分分析可以检出并阐明原因,一般通过高温扩散加热,锻压合理变形与均匀化热处理可以消除或减轻其不良影响。

2.夹杂物与有害微量元素

常见的内生夹杂物主要有硫化物、硅酸盐、氧化物等。它们在钢中的数量和组成与钢的成分、冶炼质量、浇注过程以及脱氧方法有关。熔点高的内生夹杂,凝固先于基体金属,结晶不受阻碍,呈现为有规则的棱角外形;熔点较低的内生夹杂,由于受已凝固金属的限制,形态多为球或条状、枝晶状沿晶界分布。硫化物与塑性较好的硅酸盐组元,当钢锭经锻压变形时,沿主变形方向延伸,呈条带状。

对策是:

1)钢液真空处理,炉外精炼,控制钢液质量;

2)清洁浇注,防止外来夹杂污染与异金属进人;

3)合理锻造变形,改善夹杂分布。

3.缩孔与疏松

该类孔隙性缺陷,破坏金属连续性,形成应力集中与裂纹源,属于不允许的缺陷。钢锭开坯时切除量不够,残留缩孔及疏松,表现为锻件端头有管状孔穴或者严重中心疏松。

对策是:

1)严格控制浇注温度和速度,防止低温慢速注锭;

2)采用发热冒口或绝热冒口,改善补缩条件使缩孔上移至冒口区,防止缩孔深人到锭身处;

3)控制锻造时钢锭冒口切头率,充分切净缩松缺陷。合理锻压变形,压实疏松缺陷。

4.气泡

钢中气体由炉料、炉气、空气进人,当冶炼时脱氧不良,沸腾排气不充分,则钢液中气体含量过多,凝固过程中,随温度降低,气体溶解度下降而由钢液中析出,形成内部气泡。当钢锭模壁潮湿、锈蚀、涂料中含有水分或挥发性物质,在注人高温钢水时产生气体向钢锭表层渗透,形成皮下气泡。

对策是:

1)充分烘烤炉料与浇注系统;

2)冶炼时充分脱气,并采用保护浇注工艺;

3)高温扩散、锻压焊合孔洞缺陷;

4)及时烧剥表面裂纹。

5.锻造裂纹

(1)钢锭缺陷引起的锻造裂纹  大部分钢锭缺陷,锻造时都可能造成开裂,这是因为该6t钢锭凝固时结晶温度范围窄,线收缩系数大。冷凝补缩不足,内外温差大,轴心拉应力大,沿枝晶开裂,形成钢锭轴心晶间裂纹,该裂纹在锻造时进一步扩展而成主轴锻件中已裂纹。该缺陷可通过下列措施予以消除:①提高冶炼钢水纯净度;②铸锭缓慢冷却,减少热应力;③采用良好的发热剂与保温帽,增大补缩能力;④采用中心压实锻造工艺。

(2)钢中有害杂质沿晶界析出引起的锻造裂纹  钢中的硫常以FeS形式沿晶界析出,其熔点仅有982℃,在1200℃锻造温度下,晶界上FeS将发生熔化,并以液态薄膜形式包围晶粒,破坏晶粒间的结合而产生热脆,轻微锻击就会开裂。

钢中含铜在1100~1200℃温度下的过氧化性气氛中加热时,由于选择性氧化,表层会形成富铜区,当超过铜在奥氏体中溶解度时,铜则以液态薄膜形式分布于晶界,形成铜脆,不能锻造成形。如果钢中还存在有锡、锑还会严重降低铜在奥氏体中的溶解度,加剧这种脆化倾向。

(3)异相(第二相)引起的锻造裂纹  钢中第二相的力学性能往往和金属基体有很大的差别,因而在变形流动时会引起附加应力导致整体工艺塑性下降,一旦局部应力超过异相与基体间结合力时,则发生分离形成孔洞。例如钢中的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅酸盐等等。假如这些相呈密集。链状分布,尤其在沿晶界结合力薄弱处存在,高温锻压就会开裂。

对策是:

 1)限制钢中加铝量,去除钢中氮气或用加钛法抑制AlN析出量;

 2)采用热送钢锭,过冷相变处理工艺;

 3)提高热送温度(>900℃)直接加热锻造;

 4)锻前进行充分的均匀化退火,使晶界析出相扩散。

6.过热、过烧与温度不均

加热温度过高或高温停留时间过长时易引起过热、过烧。过热使材料的塑性与冲击韧性显著降低。过烧时材料的晶界剧烈氧化或者熔化,完全失去变形能力。

当加热温度分布严重不均匀,表现为锻坯内外、正反面、沿长度温差过大,在锻造时引起不均变形,偏心锻造等缺陷,亦称欠热。

对策是:

l)严格执行正确的加热规范;

2)注意装炉方式,防止局部加热;

3)调准测温仪表,精心加热操作,控制炉温、炉气流动,防止不均

7.白点

白点是锻件在锻后冷却过程中产生的一种内部缺陷。其形貌在横向低倍试片上为细发丝状锐角裂纹,断口为银白色斑点。其形状不规则,大小悬殊,最小长轴尺寸仅2mm,最大的为24mm。白点实质是一种脆性锐边裂纹,具有极大的危害性,是马氏体和珠光体钢中十分危险的缺陷。

白点成因是钢中氢在应力作用下向拉应力区富集,使钢产生所谓氢脆,发生脆性断裂,所以氢和附加应力联合作用是白点产生的原因。 

对策是:

1)降低钢中氢含量,如注意烘烤炉料,冶炼时充分沸腾,真空除气,炉外精炼脱气等。

2)采用消除白点的热处理,主要任务是扩散钢中氢,消除应力,如扩氢退火热处理等。详见锻造过程中常见的缺陷中的锻后清理工艺不当常产生的缺陷

8.组织性能不均匀

大型锻件因其尺寸大,工序多,周期长,工艺过程中不均匀,不稳定因素多,所以常常造成组织性能严重不均匀,以致在力学性能试验,金相组织检查和无损探伤时不能通过。由于钢锭中化学成分偏析,夹杂物聚集,各种孔隙性缺陷的影响;加热时温度变化缓慢,分布不均,内应力大,缺陷较多;高温长时间锻造,局部受力局部变形,塑流状况、压实程度、变形分布差别较大;冷却时扩散过程缓慢,组织转变复杂,附加应力大。以上诸因素都可能导致组织性能严重不均匀,质量不合格。

提高大型锻件均匀性的措施:

1)采用先进的冶铸技术,提高钢锭的冶金质量;

2)采用控制锻造,控制冷却技术,优化工艺过程,提高大锻件生产的技术经济水平。

9.淬火裂纹与回火脆性

许多对力学性能与表面硬度要求高的大锻件,锻后要经粗加工,再进行调质热处理或表面淬火。在热处理时,由于温度急剧变化,将产生很大的温度应力。由于相变还产生组织应力,和锻件存在的残余应力叠加,合成的拉应力值如果超过材料的抗拉强度,并且没有塑性变形松弛,将会产生各种形式的开裂和裂纹。例如纵向、横向、表面和中心裂纹,表面龟裂和表层剥离等。由于大锻件截面尺寸大,加热、冷却时温度分布不均匀,相变过程复杂,残余应力大,而且程度不同地存在着各种宏观和微观缺陷,塑性差,韧性低,这都能加剧裂纹萌生与扩展的过程,往往形成即时的或延时的开裂破坏,甚至炸裂与自然置裂等,造成重大经济损失。

对策是:

1)采用合理的热处理规范,控制加热速度与冷却过程,减少加热缺陷与温度应力;

2)避免锻件中存在严重的冶金缺陷与残余应力;

3)淬火后及时回火。

回火脆性系碳化物析出或磷、锡、锑、砷等有害微量元素沿晶界聚集而引起的脆性增大的倾向。

防止回火脆性的对策是:

1)减少钢中有害元素的含量;

2)减少钢中偏析;

3)避免在回火脆性温度区热处理,适当快冷,防止有害组元富集。


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