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山東豐勝金屬材料有限公司

   圓截面鍛件中心裂紋這種裂紋裂口寬、深并平行縱軸分布。有的裂紋從端面可見，有的從外面上看不見。前者在滾圓過程中發現，后者可在機加工序車削內孔時發現。產生的主要原因有4點。?原材料有中心裂紋、疏松、碳化物顆粒粗大等缺陷。?滾圓過程中產生較大的橫向拉力。?滾圓時擴大了方截面拔長或倒棱時形成的初生裂紋。始鍛溫度過高或終鍛溫度過低。

   此裂紋的特征是在圓截面的側表面上，裂紋走向略平行于縱軸，裂紋較寬，深淺不一，一般是在鐓粗時發現，修磨后可繼續鍛造。產生的原因有3點。?原材料表面裂紋的擴大或發展。加熱溫度低或保溫時間不足。?鍛造時側表面脹鼓變形過大。

   這種裂紋在鍛件側表面上呈橫向分布，裂紋寬、深、長。往往是在鍛件退火后發現。產生的原因主要有4點。坯料表面有折疊、斑疤或較深窄的橫向磨裂。坯料在拔長時于側表面形成明顯的錘痕或折疊，鐓粗時成為裂紋源。鉚鍛過渡，鐓粗時形成橫向匯流折波。?鍛件冷卻過急或沒能及時退火。

    這種缺陷多發現在車內孔或淬火后，碳化物剝落在內孔壁上發生，位置居中，方向與水平略呈傾斜（與原材料碳化物帶的鐓粗走向一致）。這種缺陷雖不能稱之為裂紋，但也破壞了金屬的連續性。與一般鍛裂相比，缺口較寬、尾部變鈍，多產生于外形尺寸較大的圓餅鍛件，如剃齒刀、盤形插齒刀等鍛件。原材料心部有明顯的碳化物帶，在鐓粗過程中被壓縮、聚集、折疊，在車內孔或淬火時脫落。

    在熱處理淬火時常發現車刀一頭組織正常，而另一頭有萘斷口；大直徑銑刀某一個邊緣有萘斷口，而不經鍛造制作的刀具均無萘斷口，說明萘斷口是由于鍛造不良所致。一般認為鍛造產生的萘斷口有兩個原因：?鍛造比太小，變形甚微（10%~15%），而且終鍛溫度很高（如在1100~1050℃）。返修品不經中間退火或退火不良有可能產生萘斷口。

    這是由于在加熱時，在高溫下停留時間過長，表面的碳量過分燒損所致。特別是W-Mo系鋼脫碳的趨向越嚴重。因此，要嚴重控制在高溫下的停留時間。在能夠使鋼均熱的前提，其停留時間應盡量短時，如在保護氣氛下加熱更佳。

    在汽車制造過程中，廣泛地采用鍛造的加工方法。隨著科技的進步，對工件精度要求的不斷提高，具有高效率、低成本、低能耗、高質量等優點的精密鍛造技術得到越來越廣泛的應用。依據金屬塑性成形時的變形溫度不同，精密冷鍛成形可分為冷鍛成形、溫度成形、亞熱鍛成形、熱精鍛成形等，生產的汽車零部件包括。

    鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓（鍛造與沖壓）的兩大組成部分之一。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產生的鑄態疏松等缺陷，優化微觀組織結構，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優于同樣材料的鑄件。相關機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。

    包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用于生產某些特殊形狀的零件。例如，輥鍛可以作為有效的預成形工藝，大幅降低后續的成形壓力；楔橫軋可以生產鋼球、傳動軸等零件；徑向鍛造則可以生產大型的炮筒、臺階軸等鍛件。

   鋼的開始再結晶溫度約727℃，但普遍采用800℃作為劃分線，高于800℃的是熱鍛；在300～800℃之間稱為溫鍛或半熱鍛，在室溫下進行鍛造的稱為冷鍛。用于大多數行業的鍛件都是熱鍛，溫鍛和冷鍛主要用于汽車、通用機械等零件的鍛造，溫鍛和冷鍛可以有效的節材。

    鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金，鐵基高溫合金，鎳基高溫合金，鈷基高溫合金的變形合金也采用鍛造或軋制方式完成，只是這些合金由于其塑性區相對較窄，所以鍛造難度會相對較大，不同材料的加熱溫度，開鍛溫度與終鍛溫度都有嚴格的要求。

   材料的原始狀態有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態金屬。金屬在變形前的橫斷面積與變形后的橫斷面積之比稱為鍛造比。正確地選擇鍛造比、合理的加熱溫度及保溫時間、合理的始鍛溫度和終鍛溫度、合理的變形量及變形速度對提高產品質量、降低成本有很大關系。

   自由鍛是指用簡單的通用性工具，或在鍛造設備的上、下砧鐵之間直接對坯料施加外力,使坯料產生變形而獲得所需的幾何形狀及內部質量的鍛件的加工方法。采用自由鍛方法生產的鍛件稱為自由鍛件。

   自由鍛都是以生產批量不大的鍛件為主，采用鍛錘、液壓機等鍛造設備對坯料進行成形加工，獲得合格鍛件。自由鍛的基本工序包括鐓粗、拔長、沖孔、切割、彎曲、扭轉、錯移及鍛接等。自由鍛采取的都是熱鍛方式。

    H13熱作模具鋼具有優良的熱強性、熱疲勞性以及綜合力學性能，在國內外被廣泛用于鋁合金壓鑄模、熱鍛壓模和熱擠壓模.  H13模具鋼鑄錠由于表面和心部冷卻速度不同，造成表面組織細小均勻，心部組織晶粒粗大，嚴重影響鍛件的性能。鍛件的組織和力學性能與很多因素有關，而鍛造比是影響鍛件質量的最主要因素之一。鍛造比是鍛造時金屬變形程度的一種表示方法，鍛造比越大，鍛件的變形程度就越高，而變形程度直接關系到材料最終夾雜物尺寸、材料共晶碳化物的破碎程度、材料最終成形后的晶粒大小等。

    鍛后試樣經860℃等溫球化退火后的金相組織中可以看出:試樣經退火后，鍛造比最大的試樣的金相組織與原始試樣相比，晶粒變得更細小，粗大的晶粒組織經過鍛造后沒有遺傳給退火組織;隨著鍛造比越大，退火后的晶粒越細小，晶粒度越大。金屬變形時要消耗較多能量，    經計算，各鍛造比下的晶粒度大小如圖4所示。由圖4可得:鍛造比為1時，等溫球化退火后H13模具鋼的晶粒度為5. 8，由于鍛造比較小，試樣組織破碎不明顯，晶界總長沒有多大變化，導致退火回復再結晶階段形核點和儲存的能量較少，晶粒形核點主要在晶界處形核長大，保持了原始試樣組織形態。

    遺傳現象明顯;隨鍛造比增大，晶粒度也增大，鍛造比為2時的晶粒度為6. 2，與原始試樣相比，晶粒有所細化;當鍛造比為3和4時，晶粒明這些能量大部分轉化為熱，使金屬的溫度升高，小部分以儲存能的形式保留在金屬中，由于該儲存能的產生，使金屬具有較高的自由能和熱力學不穩定狀態，因此，儲存能就成了變形金屬在加熱時發生回復與再結晶的驅動力。當變形金屬加熱時，加熱到一定溫度后，大部分儲存能會以熱的形式釋放出來。鍛造比的增加，使形變儲存能增加，為變形金屬在加熱時發生回復與再結晶提供了更多的驅動力，晶粒形核速率加快;同時，隨鍛造比增加，形核點增多，加快形核速率，形成細小晶粒，減弱甚至消除組織遺傳性。

   鍛造比為1時的試樣，等溫球化退火后H13模具鋼的晶粒度為5. 8，保持了原始試樣的組織形態，具有明顯的遺傳現象。隨著鍛造比增大，晶粒度增加，晶粒細化，組織遺傳規律變弱;當鍛造比為4時，晶粒度達到8. 1，達到超細晶粒等級，組織遺傳現象明顯減弱。隨鍛造比增大，晶粒破碎明顯增加，為等溫球化退火階段晶粒的回復再結晶提供了更多的形核點和儲存能，促使晶粒細化，弱化了金屬組織的遺傳特征。

    鍛造比是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。鍛造比是鍛造時金屬變形程度的一種表示方法。鍛造比以金屬變形前后的橫斷面積的比值來表示。不同的鍛造工序，鍛造比的計算方法各不相同。1、拔長時，鍛造比為y=F0/F1或y=L1/L0式中F0,L0-拔長前鋼錠或鋼坯的橫斷面積和長度;F1,L1-拔長后鋼錠或鋼坯的橫截面積和長度。

   鐓粗時的鍛造比，也稱鐓粗比或壓縮比，其值為y=F1/F0或y=H0/H1F0,H0-鐓粗前鋼錠或鋼坯的橫截面積和高度;F1,H1-鐓粗后鋼錠或鋼坯的橫截面積和高度。鍛造比選擇的原則是在保證鍛件各種要求的前提下，盡量選擇小一些。一般按以下情況確定鍛造比:1、優質碳素結構鋼和合金結構鋼在錘上自由鍛造時:對軸類鍛件，由鋼錠直接鍛造。