简述影响锻件质量主要因素

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1、影响锻件质量主要因素一．原材料的化学成分：1.磷（P）能溶于铁素体中，其固溶强化能力很强，当其融入铁素体后使钢的强度、硬度显著提高，塑性、韧性显著降低。磷还具有极大的偏析倾向。2硫（S）在钢中的溶解度很小，在钢锭的凝固过程中，硫聚集于最后凝固的地方，形成硫化物夹杂，严重影响钢的塑性。当硫以FeS形式存在时，FeS与Fe形成易熔共晶体，其熔点为985℃，分布于晶界。当钢在800-1200℃锻造时，由于晶界处的硫化铁共晶体塑性低或发生熔化，而导致锻件开裂，这种现象称为热脆性。这种钢必须在1000℃以上长时间退火扩散才能锻造。若钢中含有足够数量的锰，可

2、以消除硫的有害作用。3氮（N）在590℃时，溶解于铁素体的量为0.1%，但在室温时，则降至0.001%以下。当氮含量较高的钢自高温较快冷却时，铁素体中的氮呈过饱和状态，随后在室温或稍高温度下，氮将逐渐以Fe4N形式析出，使钢的强度、硬度增高，塑性和韧性大为下降，这种现象称为时效脆性。4氢（H）在钢中的溶解度随温度的降低而下降，当氢含量较高的钢锭，经锻、轧后较快冷却时，从固溶体析出的氢原子来不及向钢坯表面扩散，而集中在钢内缺陷处形成H2，产生相当大的压力，这种压力在组织应力和热应力的共同作用下，引起氢脆，而出现细微裂纹，即所谓白点。5氧（O）在铁素

3、体的溶解度很小，以夹杂物形式存于钢中。氧化物熔点高、硬而脆，通常分布在晶粒边界，会严重影响钢的塑性，降低疲劳强度。氧化铁还会与其他夹杂物形成易熔共同体，分布于晶界处，造成钢的热脆性。6各种合金元素对钢的影响：a.镍（Ni）使钢具有很高的强度、塑性和抗蚀性。b.Cr能提高钢的强度和硬度，增加耐磨性和耐热性，还能显著提高钢的抗氧化性和抗蚀性。C.Mo能提高钢的强度和硬度，并略降低塑性和韧性，它最大的特点是使钢具有较高的耐热性。d.Si一般含量超过2.5%时锻造就比较困难。e.Mn会提高钢的强度，硬度增强耐磨性和抗磁性而降低韧性。二、钢锭的质量1.冶炼

4、方式冶炼的方式：碱性平炉、酸性平炉和电炉冶炼。a碱性平炉：优点是对炉料要求不高，可排除大量的硫、磷夹杂元素，但氢的含量较高。钢中的非金属夹杂物主要是氧化物和硫化物。b酸性平炉：不易去除硫、磷，因此对原料要求较高，应预先进行精选。含氢量较低。钢中的非金属夹杂物主要是硅酸盐，且呈球状分布。c碱性电炉冶炼：与碱性平炉冶炼相似，但周期短,不受炉气污染的影响。e若以上的方法无法满足使用要求，可采用真空精炼法和电渣重溶法。2.我国锻造用大型钢锭有两种规格，一种是普通锻件用的4%锥度、高径比为1.8-2.3、冒口比例为17%的钢锭；另一种是优质锻件用的11-1

5、2%锥度、高径比为1.5左右、冒口比例为20%-24%的钢锭。3.锭身呈多角形的钢锭，凝固均匀，有效防止角偏析。钢锭愈大，锭身角数愈多，有八角形、十二角形和十四角形。锭身锥度的增加有利于钢液中的尖杂物和气体上浮，有利于凝固补缩和减少偏析程度。4.铸锭的过程对钢锭质量有很大的影响，钢液流入盛钢桶后，为了使夹杂上浮和排除气体，必须静置一段时间。浇注分为上浇注和下浇注，下注法容易混进夹杂，因此大型钢锭普遍采用上注法。5.钢锭底部和冒口占钢锭重量的5%-7%和18%-25%，对于合金钢，切除的冒口应占钢锭的25%-30%，底部占7%-10%。6.钢锭的几

6、种缺陷a.偏析：钢锭内部化学成分和杂质分布的不均匀性称为偏析。偏析是钢液凝固时选择结晶的产物。偏析分为树枝状偏析（或称显微偏析）和区域偏析（或称低倍偏析）两种。树枝状偏析通过锻造和锻后热处理可以消除。b.夹杂：钢锭内部不溶解于基体金属的非金属化合物，经过热、冷处理仍不能消失。通常有：硅酸盐、硫化物和氧化物。夹杂物破坏金属的连续性，在应力作用下夹杂与基体金属间产生应力集中，并容易发生显微裂纹，必然要降低锻件的机械性能。c.气体含量（纯净度）：氢、氧、氮等气体时通过炉料和炉气溶入钢液的，氧和氮在钢锭中是以氧化物和氮化物出现的，氢是以原子状态存在的。氢

7、是钢锭中危害最大的气体。氢在钢中的溶解度随温度下降而减低，铸锭时在凝固过程中超过溶解度的氢来不及从钢锭中析出，仍以原子状态过饱和地固溶于钢中，随后部分地扩散到钢锭的孔隙内，并结合成分子，从而构成锻件产生白点的根本原因。自采用钢液真空处理技术以来，危害气体已基本能够消除。d.缩孔和疏松：缩孔在冒口区形成，由于没有钢液补充而造成不可避免的缺陷。锻造时应将冒口和缩孔一并切除，否则因缩孔不能锻合而造成内部裂纹。疏松是由于晶间钢液最后凝固收缩造成的晶间空隙和钢液凝固过程析出气体构成的显微孔隙。疏松使钢锭组织致密程度下降，影响锻件的机械性能，因此在锻造时要求

8、增大变形程度，以便锻透钢锭，将疏松消除。三、锻造工艺1.在考虑锻造温度时，要考虑毛坯与工模具接触过程中的温降，要对工模具进行预热。2.对