【5A文】锻造知识及问题汇总.ppt

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1、【5A文】锻造知识及问题汇总一、锻造材料二、锻造的基本知识三、锻件的主要缺陷及产生原因一、锻造材料（一）、金属铸锭的组织与缺陷金属铸锭的宏观组织一般由三个晶区组成：即外表层的细晶区、中间的柱状晶区和心部的等轴晶区，如下图所示。A、高温金属液体进入铸模，表面的液体产生极大过冷，临近的晶粒长大时迅速彼此相遇，不能继续长大，形成了一层很细的薄层等轴晶粒区。B、柱状晶区由垂直于模壁的粗大的柱状晶构成。在表层金属细晶粒形成的同时，一方面模壁温度迅速上升，另一方面金属凝固收缩后，细晶区与模壁脱离，形成一层薄薄空气层，散热愈发困难，过冷减小，温度梯度变得平缓，逐渐开始形成柱状晶区

2、。柱状晶区中，晶粒彼此间的界面平直，气泡缩孔较小，组织致密。但是当沿不同方向生长的两组相近柱状晶相遇后，就形成柱晶间界。而柱晶间界是杂质、气泡、缩孔密集的区域。也是铸锭的脆弱面。当压力加工时，易于沿着弱面裂开或形成裂纹。对于塑性较好的金属，可以压力加工不至于开裂，但塑性差的合金，应尽力避免形成发达的柱状晶区，从而避免压力加工时开裂报废。C、中心等轴晶区的晶粒在长大时，枝晶交叉，裂纹不易扩展，各个晶粒的取向各不相同，性能没有方向性。这是其优点，但是，等轴晶区树枝状晶发达，纤维缩孔较多，组织致密性差。但是此处的显微缩孔未被氧化，经过热压力加工之后，一般可可以焊合。这也是

3、普通铸件力求得到柱状晶区的原因。D、但是不是所有的缩孔都可以焊合，在金属结晶时，在金属的冒口附近形成的集中缩孔以及二次缩孔，由于其表面被氧化，故不能在压力加工时焊合。此外，分散缩孔（即缩松），和等轴晶区的显微组织相似，杂质较少，且表面未被氧化，也是可以在压力加工时焊合的。（二）、钢中杂质元素的影响（1）锰和硅的影响锰和硅是炼钢过程中必须加入的脱氧剂，用以去除溶于钢液中的氧。锰除了脱氧的作用外，还有除硫作用，及与钢中的硫结合成MnS从而在相当大程度上消除硫在钢中的有害影响，这些反应物大部分进入炉渣，小部分残留于钢中，成为非金属夹杂物。锰对碳钢的机械性能有良好的影响，它

4、能提高钢的强度和硬度，当锰含量不高时，可以稍微提高或不降低钢的塑性和韧性。硅也是钢中的有益元素，硅溶于铁素体后有很强的固溶强化作用，显著提高钢的强度和硬度，但含量较高时，将使钢的塑性和韧性下降。（2）硫的影响硫是钢中的有害元素，它是在炼钢时由矿石和燃料带到钢中来的杂质，硫只溶于钢液中，在固态铁中几乎不能溶解，而是以FeS杂质的形式存在于固态钢中。硫的最大的危害是引起钢在热加工时开裂，这种现象称为热脆。①造成热脆的原因。②防止热脆的方法。（3）磷的影响磷具有很强的固溶强化作用。磷会引起冷脆。①磷的有害影响磷溶于铁素体中，会使其晶格歪曲，晶粒长大，而且有冷脆性。P＞0.

5、13%时脆性特甚，P使钢破断能转变温度增高的作用比碳强约20倍。②和Mn一样使钢晶粒粗化。（4）氢的影响钢中的氢是由锈蚀含水的炉料或从含有水蒸气的炉气中吸入的。此外在含氢的还原性气氛中加热钢材、酸洗及电镀等，氢均可被钢件吸收，并通过扩散进入钢内。氢对钢的危害是很大的。一是引起氢脆，即在低于钢材强度极限的应力任用下，经一定时间后，在无任何预兆的情况下突然断裂，往往造成灾难性的后果。二是导致钢材内部产生大量细微裂纹缺陷——白点，白点使钢材的延伸率显著下降，尤其是断面收缩率和冲击韧性降低得更多，有时可接近于零值，有白点的钢是不能使用的。（5）氧及其它非金属夹杂物的影响氧在

6、钢中的溶解度非常小，几乎全部以氧化物夹杂的形式存在于钢中，如FeO、Al2O3、SiO2等，此外钢中还存在FeS、MnS、硅酸盐、氮化物、磷化物等。这些非金属夹杂物破坏了钢的基体的连续性，在静载荷和动载荷的作用下，往往在为裂纹的起点。因此对非金属夹杂物应严加控制。(6)氮的有害影响：①它与合金元素生成氮化物是非金属夹杂物，更重要的是降低了合金元素的作用。②含N钢在退火过程中因氮化物析出而会显著降低它的塑性。但在钢中加入足够数量的铝，铝能与氮结合成AlN，可以起到细化晶粒的作用，减弱或消除氮的危害。(7）铜的不良影响是：①含Cu量较高时将导致钢具热脆性，而使热锻轧加工

7、困难。②“铜脆”——在钢的缺陷一文中指出当Cu>0.2%时，加热过程由于表面发生选择性氧化，使Fe先Cu而发生氧化，而表层Cu含量即相对增加形成一层薄膜，然后向扩散形成含Cu网络，在1030℃即容易锻裂。适量加Ni可生成熔点较高的Cu-Ni固溶体，可降低“铜脆”。二、锻造的基本知识（一）锻造的含义锻造就是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。二、锻造的基本知识（二）锻造的分类（1）按照工具模具安置情况分类自由锻造（固定的平砧或者型砧成型）胎模锻（锻造模具为可移动式）模锻（锻造模具为固定式）（2）按