锻造工艺学第二章-锻造用原材料及下料方法-课件.ppt
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- 锻造 工艺学 第二 原材料 方法 课件
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1、材料科学与工程学院第二章第二章 锻造用原材料及下料方法锻造用原材料及下料方法 Seite 2一、分类一、分类锻造用原材料的分类:钢锭和型材锻造用原材料的分类:钢锭和型材C低于低于0.25%低碳钢低碳钢C在在0.25%0.6%中碳钢中碳钢C大于大于0.6%高碳钢高碳钢2-1 锻造用原材料锻造用原材料Seite 3二、冶炼二、冶炼1、冶炼的任务:化学成分,金属液体的、冶炼的任务:化学成分,金属液体的纯净度,减少夹杂和气体的含量。纯净度,减少夹杂和气体的含量。2、主要方法:碱性平炉、酸性平炉、碱、主要方法:碱性平炉、酸性平炉、碱性电炉、双联法、真空冶炼法、电渣重性电炉、双联法、真空冶炼法、电渣重熔法
2、等。熔法等。Seite 4三、钢锭的内部结构三、钢锭的内部结构钢锭是由冒口、锭身钢锭是由冒口、锭身和底部组成。钢锭表和底部组成。钢锭表层为细小等轴结晶区层为细小等轴结晶区,向里为柱状结晶区,向里为柱状结晶区,枝状结晶区,心部,枝状结晶区,心部为粗大等轴结晶区。为粗大等轴结晶区。Seite 5由金属学所学内容知,钢锭的内部缺陷主要集中在由金属学所学内容知,钢锭的内部缺陷主要集中在冒口、底部和中心部分。其中冒口和底部作为废料冒口、底部和中心部分。其中冒口和底部作为废料应予切除。但冒口有补缩和容纳夹杂物、气体以纯应予切除。但冒口有补缩和容纳夹杂物、气体以纯净锭身的作用,因此应占钢锭的一定比例。冒口切
3、净锭身的作用,因此应占钢锭的一定比例。冒口切除除1520。Seite 6四、大型钢锭的主要缺陷四、大型钢锭的主要缺陷 钢锭的常见缺陷有:偏析、夹杂、气钢锭的常见缺陷有:偏析、夹杂、气体、气泡、缩孔、疏松、裂纹和溅疤。体、气泡、缩孔、疏松、裂纹和溅疤。这些缺陷的形成与冶炼、浇注和结晶过这些缺陷的形成与冶炼、浇注和结晶过程紧密相关,并且不可避免。程紧密相关,并且不可避免。Seite 7 偏析偏析 包括包括枝晶偏析枝晶偏析(指钢锭在晶体范围内化学(指钢锭在晶体范围内化学成分的不均匀性)和成分的不均匀性)和区域偏析区域偏析(钢锭在宏观范围内(钢锭在宏观范围内的不均匀性)的不均匀性)造成力学性能不均匀和
4、裂纹缺陷。枝晶偏析现造成力学性能不均匀和裂纹缺陷。枝晶偏析现象可以通过锻造、再结晶、高温扩散和锻后热处理象可以通过锻造、再结晶、高温扩散和锻后热处理得到消除。区域偏析只有通过反复镦得到消除。区域偏析只有通过反复镦拔变形工艺拔变形工艺才能使其化学成分趋于均匀化。才能使其化学成分趋于均匀化。Seite 8夹杂夹杂 分为分为内在夹杂和外来夹杂内在夹杂和外来夹杂 内在夹杂指冶炼时产生的氧化物、硫化物、硅内在夹杂指冶炼时产生的氧化物、硫化物、硅酸盐等非金属夹杂,外来夹杂是耐火材质、炉渣碎酸盐等非金属夹杂,外来夹杂是耐火材质、炉渣碎粒等。它破坏金属的连续性,夹杂处产生应力集中粒等。它破坏金属的连续性,夹杂
5、处产生应力集中,引发显微裂纹,成为疲劳源,低熔点夹杂在晶界,引发显微裂纹,成为疲劳源,低熔点夹杂在晶界上分布易引起热脆现象。可见夹杂降低铸锭的锻造上分布易引起热脆现象。可见夹杂降低铸锭的锻造性能和锻后的力学性能。性能和锻后的力学性能。Seite 9 气体气体 常见的残存气体是氧、氮、氢等。常见的残存气体是氧、氮、氢等。氢氢是钢中危是钢中危害最大的气体。害最大的气体。对于白点敏感钢,当氢含量达到一定数值后,冷却时易产对于白点敏感钢,当氢含量达到一定数值后,冷却时易产生白点缺陷。氢含量高还会引起氢脆现象,钢的塑性显著生白点缺陷。氢含量高还会引起氢脆现象,钢的塑性显著下降。只要气泡不是敞开的或气泡内
6、壁没有被氧化,通过下降。只要气泡不是敞开的或气泡内壁没有被氧化,通过锻造可以焊合,但皮下气泡常常容易引起裂纹。锻造可以焊合,但皮下气泡常常容易引起裂纹。Seite 10缩孔和疏松缩孔和疏松 缩孔在冒口区,由于冷却时钢液补充不足而形成缩孔在冒口区,由于冷却时钢液补充不足而形成,含有大量杂质,必须将缩孔与冒口一起切除。,含有大量杂质,必须将缩孔与冒口一起切除。疏松集中在中心部位,降低组织的致密度,破坏疏松集中在中心部位,降低组织的致密度,破坏了金属的连续性,锻造时用大变形才能消除。了金属的连续性,锻造时用大变形才能消除。Seite 11溅疤溅疤 当采用上注法浇注时,钢液将冲击钢锭模当采用上注法浇注
7、时,钢液将冲击钢锭模底而飞溅至模壁上,溅珠和钢锭不能凝为一体,在底而飞溅至模壁上,溅珠和钢锭不能凝为一体,在钢锭表面形成溅疤。锻前应铲除,否则会在锻件上钢锭表面形成溅疤。锻前应铲除,否则会在锻件上形成夹层。形成夹层。一般来说,钢锭越大,产生上述缺陷一般来说,钢锭越大,产生上述缺陷的可能性就越大,缺陷性质就越严重。的可能性就越大,缺陷性质就越严重。Seite 12五、型材的常见缺陷五、型材的常见缺陷1 1、表面缺陷:、表面缺陷:划痕划痕 轧制中的意外原因在其表面划出伤痕,深度达轧制中的意外原因在其表面划出伤痕,深度达0.20.5mm0.20.5mm,会影响锻件的质量,会影响锻件的质量 折迭折迭
8、已氧化的表层金属被压入金属内部而形成折迭已氧化的表层金属被压入金属内部而形成折迭,折缝内有氧化物而不能锻合。在折迭处易产生应力集中,折缝内有氧化物而不能锻合。在折迭处易产生应力集中,影响锻件质量。影响锻件质量。发裂发裂 钢锭皮下气泡被轧扁、拉长、破裂形成发状裂钢锭皮下气泡被轧扁、拉长、破裂形成发状裂纹,深度约为纹,深度约为0.51.5mm0.51.5mm。在高碳钢和合金钢中易产生此缺。在高碳钢和合金钢中易产生此缺陷陷Seite 13 结疤结疤 浇注时,钢液飞溅而凝固在钢锭表面,轧制过程浇注时,钢液飞溅而凝固在钢锭表面,轧制过程中被轧成薄膜而附于轧材表面,其深度约为中被轧成薄膜而附于轧材表面,其
9、深度约为1.5mm1.5mm。粗晶环粗晶环 铝合金、镁合金挤压棒材,在其圆断面的外铝合金、镁合金挤压棒材,在其圆断面的外层区域,常出现粗大晶粒,称为粗晶环。主要原因为挤压时层区域,常出现粗大晶粒,称为粗晶环。主要原因为挤压时金属与挤压筒间摩擦太大而形成的死区。锻造时易开裂,或金属与挤压筒间摩擦太大而形成的死区。锻造时易开裂,或留在锻件表层降低锻件性能。因此,锻前应将粗晶环切除。留在锻件表层降低锻件性能。因此,锻前应将粗晶环切除。Seite 142、材料内部缺陷:、材料内部缺陷:碳化物偏析碳化物偏析 在高碳合金钢中易产生。原因是碳化在高碳合金钢中易产生。原因是碳化物在开坯和轧制时未被打碎和不均匀
10、分布造成的。碳化物在开坯和轧制时未被打碎和不均匀分布造成的。碳化物偏析容易引起锻件开裂等。消除碳化物偏析,其最有物偏析容易引起锻件开裂等。消除碳化物偏析,其最有效的办法是采用反复镦效的办法是采用反复镦拔工艺,彻底打碎碳化物并均拔工艺,彻底打碎碳化物并均匀分布。匀分布。非金属夹杂非金属夹杂 夹杂物被轧成带状,破坏金属的连续性夹杂物被轧成带状,破坏金属的连续性,严重时,会引起锻件开裂。,严重时,会引起锻件开裂。Seite 15 白点白点 隐藏在锻坯内部,在纵向断口上呈圆形或椭圆形隐藏在锻坯内部,在纵向断口上呈圆形或椭圆形的银白色斑点,在横向断口上呈细小裂纹,显著降低钢的的银白色斑点,在横向断口上呈
11、细小裂纹,显著降低钢的韧性。白点的大小不一,长度为韧性。白点的大小不一,长度为120mm不等或更长。其不等或更长。其原因是钢中氢含量太高和各种内应力共同作用下产生的。原因是钢中氢含量太高和各种内应力共同作用下产生的。当钢中氢含量较多和热加工后冷却太快时容易产生白点。当钢中氢含量较多和热加工后冷却太快时容易产生白点。存在白点的金属存在白点的金属必须切除必须切除,不能再使用。,不能再使用。Seite 16总之总之 表面缺陷,锻前应去除,以免影响锻件质量。表面缺陷,锻前应去除,以免影响锻件质量。内部缺陷,严重时不应投入生产。内部缺陷,严重时不应投入生产。Seite 172-2 下料方法下料方法 在加
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