锻造裂纹分析

钢在锻造过程中形成的裂纹是多种多样的，形成原因也各不相同。主要可分为原材料缺陷引起的锻造裂纹和锻造本身引起锻造裂纹两类。属于前者的原因有残余缩孔、钢中夹杂物等冶金缺陷；属于后者的原因有加热不当、变形不当及锻后冷却不当、未及时热处理等。有些情况下裂纹的产生可能同时含有几方面的原因。

锻造变形不当常引起裂纹。最常见的是变形速度太大，钢的塑性不足以承受形压力而引起的破裂。这种裂纹往往在锻造开始阶段就发生，并迅速扩展。应及时采取措施纠正锻造工艺，并切除有裂纹的钢材或报废锻件。另外一种是低温锻裂，在裂纹处往往有较多的低温相组织。为避免这种裂纹产生，应使钢在锻造变形过程中不发生相变，要正确掌握和控制终锻温度。

鉴别裂纹形成的原因，应首先了解工艺过程，以便找出裂纹形成的客观条件，其次应当观察裂纹本身的状态，然后再进行必要的有针对性的显微组织分析，微

区成分分析。举例如下： 对于产生龟裂的锻件，粗略分析可能是：①由于过烧；②由于易溶金属渗入基体金属(如铜渗人钢中)；③应力腐蚀裂纹；④锻件表面严重脱碳。这可以从工艺过程调查和组织分析中进一步判别。例如在加热钢以后加热钢料或两者混合加热或钢中含铜量过高时，则有可能是铜脆。从显微组织上看，铜脆开裂在晶界，除了能找到裂纹外，还能找到亮的铜网，而在单纯过烧的晶界只能找到氧化物。应力腐蚀开裂是在酸洗后出现，在高倍观察时，裂纹的扩展呈树枝状形态。锻件

严重脱碳时，在试片上可以观察到一层较厚的脱碳层。 裂纹与折叠的鉴别，不仅可以从受力及变形的条件考察，亦可以低倍和高倍组织来区分。一般裂纹与流线成一定交角，而折叠附近的流线与折叠方向平行，而且对于中、高碳钢来说，折叠表面有氧化脱碳现象。折叠的尾部一般呈圆角，

而裂纹通常是尖的。 具有裂纹的锻件经加热后，裂纹附近有严重的氧化脱碳，冷却裂纹则无此现

象。

由缩管残余引起的裂纹通常是粗大而不规则的。

由冷校正及冷切边引起的裂纹，在裂纹的周围有滑移带等冷变形痕迹。

锻造工艺不当常产生的缺陷 类型：其它 点击次数：1423

锻造工艺不当产生的缺陷通常有以下几种 1.大晶粒

大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒，晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降。 2.晶粒不均匀

晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大。耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。 3.冷硬现象

变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能引起锻裂。 4.裂纹

裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料允许的塑性指针等，则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。 5.龟裂

龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。在锻件成形中受拉应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。引起龟裂的内因可能是多方面的：①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。②高温长时间加热时，钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。③燃料含硫量过高，有硫渗人钢料表面。 6.飞边裂纹

飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。飞边裂纹产生的原因可能是：①在模锻操作中由于重击使金属强烈流动产生穿筋现象。②镁合金模锻件切边温度过低；铜合金模锻件切边温度过高。 7.分模面裂纹

分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹。原材料非金属夹杂多，模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后常形成分模面裂纹。 8.折叠

折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合到一起而形成的。它可以是由两

股（或多股）金属对流汇合而形成；也可以是由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动，两者汇合而形成的；也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成；还可以是部分金属局部变形，被压人另一部分金属内而形成。折叠与原材料和坯料的形状、模具的设计、成形工序的安排、润滑情况及锻造的实际操作有关。折叠不仅减少了零件的承载面积，而且工作时由于此处的应力集中往往成为疲劳源。 9.穿流

穿流是流线分布不当的一种形式。在穿流区，原先成一定角度分布的流线汇合在一起形成穿流，并可能使穿流区内、外的晶粒大小相差较为悬殊。穿流产生的原因与折叠相似，是由两股金属或一股金属带着另一股金属汇流而形成的，但穿流部分的金属仍是一整体，穿流使锻件的力学性能降低，尤其当穿流带两侧晶粒相差较悬殊时，性能降低较明显。 10.锻件流线分布不顺

锻件流线分布不顺是指在锻件低倍上发生流线切断、回流、涡流等流线紊乱现象。如果模具设计不当或锻造方法选择不合理，预制毛坯流线紊乱；工人操作不当及模具磨损而使金属产生不均匀流动，都可以使锻件流线分布不顺。流线不顺会使各种力学性能降低，因此对于重要锻件，都有流线分布的要求。 11.铸造组织残留

铸造组织残留主要出现在用铸锭作坯料的锻件中。铸态组织主要残留在锻件的困难变形区。锻造比不够和锻造方法不当是铸造组织残留产生的主要原因。铸造组织残留会使锻件的性能下降，尤其是冲击韧度和疲劳性能。 12.碳化物偏析级别不符要求

碳化物偏析级别不符要求主要出现于莱氏体工模具钢中。主要是锻件中的碳化物分布不均匀，呈大块状集中分布或呈网状分布。造成这种缺陷的主要原因是原材料碳化物偏析级别差，加之改锻时锻比不够或锻造方法不当，具有这种缺陷的锻件，热处理淬火时容易局部过热和淬裂，制成的刃具和模具使用时易崩刃。 13.带状组织

带状组织是铁素体和珠光体、铁素体和奥氏体、铁素体和贝氏体以及铁素体和马氏体在锻件中呈带状分布的一种组织，它们多出现在亚共折钢、奥氏体钢和半马氏体钢中。这种组织，是在两相共存的情况下锻造变形时产生的带状组织能降低材料的横向塑性指针，特别是冲击韧性。在锻造或零件工作时常易沿铁素体带或两相的交界处开裂。 14.局部充填不足

局部充填不足主要发生在筋肋、凸角、转角、圆角部位，尺寸不符合图样要求。产生的原因可能是：①锻造温度低，金属流动性差；②设备吨位不够或锤击力不足；③制坯模设计不合理，坯料体积或截面尺寸不合格；④模膛中堆积氧化皮或焊合变形金属。 15.欠压

欠压指垂直于分模面方向的尺寸普遍增大，产生的原因可能是：①锻造温度低。②设备吨位不足，锤击力不足或锤击次数不足。 16.错移

错移是锻件沿分模面的上半部相对于下半部产生位移。产生的原因可能是：①滑块（锤头）与导轨之间的间隙过大；②锻模设计不合理，缺少消除错移力的锁口或导柱；③模具安装不良。

17.轴线弯曲

锻件轴线弯曲，与平面的几何位置有误差。产生的原因可能是：①锻件出模时不注意；②切边时受力不均；③锻件冷却时各部分降温速度不一；④清理与热处理不当。

字号： 大 中 小 锻造引起的缺陷

锻造不锈钢与锻造其他合金钢一样，操作不发或模具结构设计欠

佳，会造成折叠、拉裂、表面鳞伤、十字裂纹、压伤等。

1．模具结构设计不当引起的锻造裂纹

图16所示为Cr17Ni2不锈钢后轴颈锻件由于模具设计不当，引起喇叭口底部圆弧形裂纹。这时，喇叭口底部平直，塑性变形时，难变形区较大，金属的激烈流动区与难变形区之间产生较大的剪切应力，加之模具润滑不良造成

此类裂纹。将喇叭口底部平直部分改为圆球形，可避免此类裂纹。

2．金属流动过快、毛坯表面缺陷引起的锻造裂纹

金属流动过快，会产生局部过热，导致局部出现δ铁素体过多，

加之模具圆角半径太小，往往在转角处形成裂纹。 马氏体钢对表面缺陷敏感，若锻造表面有划伤的坯料，会扩展成裂

缝。锻前应车去表面缺陷。 不锈钢因塑性较差，在自由锻拔长时，若送进量过大，在横截面的

对角线上产生很大的交变剪切应力，从而形成十字形裂纹。 1.内缺陷的白点，即热加工后钢的纵断面上有表面光滑的银白色斑点，形状是圆或椭圆。严重影响工件的延伸率、断面收缩率与冲击韧性。 2.由于锻件不当，出现鸡爪形或人字形的内裂纹，还会出现细微的裂纹，破坏了金属的连续性。当工件受高负荷，特别是反复载荷时回早期破坏。

3.表面缺陷有表面结疤，使工件容易产生应力集中而引起疲劳断裂。产生的毛刺或划痕回影响车加工的正确装夹和效率，严重的划痕会降低钢的强

度，并导致产生裂纹。

4.辗扩产生的端面凹心，使车加工车削量加大或造成锻件报废。

1.氧化铍：氧化铍不仅损失大量钢材，而且降低锻件的表面质量和锻模的使用寿命，若压入金属内部，会造成锻件报废。不清除氧化铍会影响车加工。 2.脱碳：脱碳是指钢表面的碳全部或部分被烧掉的现象。脱碳使工

件表面出现软点，降低表面的硬度、耐磨性和疲劳强度。 3.过热和过烧：过热指钢在加热中超过允许的温度之后，使晶粒长的粗大。过热不利于热处理，使钢变脆和机械性能降低，但可通过锻后正火或退火来消除。过烧指由于加热时间太长，温度太高，使金属出现氧化物或局部熔化

的现象。过烧无法补救。 4.出现应力：由于金属内、外受热有差异，膨胀不匀，产生内应力，称热应力。加热引起金相组织的先后变化也造成应力，称组织应力。这都会使工

件在加热中产生裂纹，引起车加工后工件产生裂纹而报废。 5.横断面出现断口：这种缺陷破坏了钢的化学成分和组织均匀性，使淬火硬度降低，机械性能变坏。若退火时温度过高而造成石墨断面，将不易切削加工且使淬火时过热和变形。但退火时若欠热或温度偏低，则珠光体未能完全

球化，也不利于切削和后来的热处理。 6.硬而脆的网状碳化物：它削弱了晶料间的结合力，使机械性能显著变差，尤其使冲击韧性降低，但可通过正火来改善或消除。若出现带状碳化物，会使淬火和回火后的硬度及组织不均，且容易变形，这也是珠光体与铁素体沿加工变形方向出现带状组织的一种缺陷。同时，它还会降低钢的塑性和韧性，使车

加工尺寸不稳定，刀具迅速磨损。

锻造用的原材料为铸锭、轧材、挤材及锻坯。而轧材、挤材及锻坯分别是铸锭经轧制、挤压及锻造加工成的半成品。一般情况下，铸锭的内部缺陷或表面缺陷的出现有时是不可避免的。例如，内部的成分与组织偏析等。原材料存在的各种缺陷，不仅会影响锻件的成形，而且将影响锻件的最终质量。因此，千万不可忽视原材料的质量控制工作。

由于原材料的缺陷造成的锻件缺陷通常有： 1.表面裂纹

表面裂纹多发生在轧制棒材和锻制棒材上，一般呈直线形状，和轧制或锻造的主变形方向一致。造成这种缺陷的原因很多，例如钢锭内的皮下气泡在轧制时一面沿变形方向伸长，一面暴露到表面上和向内部深处发展。又如在轧制时，坯料的表面如被划伤，冷却时将造成应力集中，从而可能沿划痕开裂等等。这种裂纹若在锻造前不去掉，锻造时便可能扩展引起锻件裂纹。

2.折叠

折叠形成的原因是当金属坯料在轧制过程中，由于轧辊上的型槽定径不正确，或因型槽磨损面产生的毛刺在轧制时被卷入，形成和材料表面成一定倾角的折缝。对钢材，折缝内有氧化铁夹杂，四周有脱碳。折叠若在锻造前不去掉，可能引起锻件折叠或开裂。

3.结疤

结疤是在轧材表面局部区域的一层可剥落的薄膜。

结疤的形成是由于浇铸时钢液飞溅而凝结在钢锭表面，轧制时被压成薄膜，贴附在轧材的表面，即为结疤。锻后锻件经酸洗清理，薄膜将会剥落而成为锻件表面缺陷。

4.层状断口

层状断口的特征是其断口或断面与折断了的石板、树皮很相似。层状断口多发生在合金钢（铬镍钢、铬镍钨钢等），碳钢中也有发现。

这种缺陷的产生是由于钢中存在的非金属夹杂物、枝晶偏析以及气孔疏松等缺陷，在锻、轧过程中沿轧制方向被拉长，使钢材呈片层状。如果杂质过多，锻造就有分层破裂的危险。层状断口越严重，钢的塑性、韧性越差，尤其是横向力学性能很低，所以钢材如具有明显的层片状缺陷是不合格的。

5.亮线（亮区）

亮线是在纵向断口上呈现结晶发亮的有反射能力的细条线，多数贯穿整个断口，大多数产生在轴心部分。

亮线主要是由于合金偏析造成的。轻微的亮线对力学性能影响不大，严重的亮线将明显降低材料的塑性和韧性。

6.非金属夹杂

非金属夹杂物主要是熔炼或浇铸的钢水冷却过程中由于成分之间或金属与炉气、容器之间的化学反应形成的。另外，在金属熔炼和浇铸时，由于耐火材料落入钢液中，也能形成夹杂物，这种夹杂物统称夹渣。在锻件的横断面上，非金属夹杂可以呈点状、片状、链状或团块状分布。严重的夹杂物容易引起锻件开裂或降低材料的使用性能。

7.碳化物偏析

碳化物偏析经常在含碳高的合金钢中出现。其特征是在局部区域有较多的碳化物聚集。它主要是钢中的莱氏体共晶碳化物和二次网状碳化物，在开坯和轧制时未被打碎和均匀分布造成的。碳化物偏析将降低钢的锻造变形性能，易引起锻件开裂。锻件热处理淬火时容易局部过热、过烧和淬裂。制成的刀具使用时刃口易崩裂。

8.铝合金氧化膜

铝合金氧化膜一般多位于模锻件的腹板上和分模面附近。在低倍组织上呈微细的裂口，在高倍组织上呈涡纹状，在断口上的特征可分两类：其一，呈平整的片状，颜色从银灰色、浅黄色直至褐色、暗褐色；其二，呈细小密集而带闪光的点状物。

铝合金氧化膜是熔铸过程中敞露的熔体液面与大气中的水蒸气或其它金属氧化物相互作用时所形成的氧化膜在转铸过程中被卷人液体金属的内部形成的。

锻件和模锻件中的氧化膜对纵向力学性能无明显影响，但对高度方向力学性能影响较大，它降低了高度方向强度性能，特别是高度方向的伸长率、冲击韧度和高度方向抗腐蚀性能。

9.白点

白点的主要特征是在钢坯的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的裂纹。白点的大小不一，长度由1～20mm或更长。

白点在镍铬钢、镍铬钼钢等合金钢中常见，普通碳钢中也有发现，是隐藏在内部的缺陷。

白点是在氢和相变时的组织应力以及热应力的共同作用下产生的，当钢中含氢量较多和热压力加工后冷却（或锻后热处理）太快时较易产生。

用带有白点的钢锻造出来的锻件，在热处理时（淬火）易发生龟裂，有时甚至成块掉下。白点降低钢的塑性和零件的强度，是应力集中点，它像尖锐的切刀一样，在交变载荷的作用下，很容易变成疲劳裂纹而导致疲劳破坏。所以锻造原材料中绝对不允许有白点。

10.粗晶环

粗晶环常常是铝合金或镁合金挤压棒材上存在的缺陷。

经热处理后供应的铝、镁合金的挤压棒材，在其圆断面的外层常常有粗晶环。粗晶环的厚度，由挤压时的始端到末端是逐渐增加的。若挤压时的润滑条件良好，则在热处理后可以减小或避免粗晶环。反之，环的厚度会增加。

粗晶环的产生原因与很多因素有关。但主要因素是由于挤压过程中金属与挤压筒之间产生的摩擦。这种摩擦致使挤出来的棒材横断面的外表层晶粒要比棒材中心处晶粒的破碎程度大得多。但是由于筒壁的影响，此区温度低，挤压时未能完全再结晶，淬火加热时未再结晶的晶粒再结晶并长大吞并已经再结晶的晶粒，于是在表层形成了粗晶环。

有粗晶环的坯料锻造时容易开裂，如粗晶环保留在锻件表层，则将降低零件的性能。有粗晶环缺陷的坯料，在锻造前必需将粗晶环车去。

11.缩管残余

缩管残余一般是由于钢锭冒口部分产生的集中缩孔未切除干净，开坯和轧制时残留在钢材内部而产生的。

缩管残余附近区域一般会出现密集的夹杂物、疏松或偏析。在横向低倍中呈不规则的皱折的缝隙。锻造时或热处理时易引起锻件开裂。

锻件的缺陷很多，产生的原因也多种多样，有锻造工艺不良造成的，有原材料的原因，有模具设计不合理所致等等。尤其是少无切削加工的精密锻件，更是难以做到完全控制。

1.大晶粒

大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒，晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降。 2.晶粒不均匀

晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大。耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。 3.冷硬现象

变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能引起锻裂。 4.裂纹

裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料允许的塑性指针等，则在镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。 5.龟裂

龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。在锻件成形中受拉应力的表面（例如，未充满的凸出部分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。引起龟裂的内因可能是多方面的：①原材料合Cu、Sn等易熔元素过多。②高温长时间加热时，钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。③燃料含硫量过高，有硫渗人钢料表面。 6.飞边裂纹

飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。飞边裂纹产生的原因可能是：①在模锻操作中由于重击使金属强烈流动产生穿筋现象。②镁合金模锻件切边温度过低；铜合金模锻件切边温度过高。 7.分模面裂纹

分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹。原材料非金属夹杂多，模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后常形成分模面裂纹。 8.折叠

折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合到一起而形成的。它可以是由两股（或多股）金属对流汇合而形成；也可以是由一股金属的急速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动，两者汇合而形成的；也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成；还可以是部分金属局部变形，被压人另一部分金属内而形成。折叠与原材料和坯料的形状、模具的设计、成形工序的安排、润滑情况及锻造的实际操作等有关。折叠不仅减少了零件的承载面积，而且工作时由于此处的应力集中往往成为疲劳源。 9.穿流

穿流是流线分布不当的一种形式。在穿流区，原先成一定角度分布的流线汇合在一起形成穿流，并可能使穿流区内、外的晶粒大小相差较为悬殊。穿流产生的原因与折叠相似，是由两股金属或一股金属带着另一股金属汇流而形成的，但穿流部分的金属仍是一整体。穿流使锻件的力学性能降低，尤其当穿流带两侧晶粒相差较悬殊时，性能降低较明显。 10.锻件流线分布不顺

锻件流线分布不顺是指在锻件低倍上发生流线切断、回流、涡流等流线紊乱现象。如果模具设计不当或锻造方法选择不合理，预制毛坯流线紊乱；工人操作不当及模具磨损而使金属产生不均匀流动，都可以使锻件流线分布不顺。流线不顺会使各种力学性能降低，因此对于重要锻件，都有流线分布的要求。 11.铸造组织残留

铸造组织残留主要出现在用铸锭作坯料的锻件中。铸态组织主要残留在锻件的困难变形区。锻造比不够和锻造方法不当是铸造组织残留产生的主要原因。铸造组织残留会使锻件的性能下降，尤其是冲击韧度和疲劳性能等。 12.碳化物偏析级别不符要求

碳化物偏析级别不符要求主要出现于莱氏体工模具钢中。主要是锻件中的碳化物分布不均匀，呈大块状集中分布或呈网状分布。造成这种缺陷的主要原因是原材料碳化物偏析级别差，加之改锻时锻比不够或锻造方法不当。具有这种缺陷的锻件，热处理淬火时容易局部过热和淬裂。制成的刃具和模具使用时易崩刃等。 13.带状组织

带状组织是铁素体和珠光体、铁素体和奥氏体、铁素体和贝氏体以及铁素体和马氏体在锻件中呈带状分布的一种组织，它们多出现在亚共折钢、奥氏体钢和半马氏体钢中。这种组织，是在两相共存的情况下锻造变形时产生的带状组织能降低材料的横向塑性指针，特别是冲击韧性。在锻造或零件工作时常易沿铁素体带或两相的交界处开裂。 14.局部充填不足

局部充填不足主要发生在筋肋、凸角、转角、圆角部位，尺寸不符合图样要求。产生的原因可能是：①锻造温度低，金属流动性差；②设备吨位不够或锤击力不足；③制坯模设计不合理，坯料体积或截面尺寸不合格；④模膛中堆积氧化皮或焊合变形金属。 15.欠压

欠压指垂直于分模面方向的尺寸普遍增大，产生的原因可能是：①锻造温度低。②设备吨位不足，锤击力不足或锤击次数不足。 16.错移

错移是锻件沿分模面的上半部相对于下半部产生位移。产生的原因可能是：①滑块（锤头）与导轨之间的间隙过大；②锻模设计不合理，缺少消除错移力的锁口或导柱；③模具安装不良。 17.轴线弯曲

锻件轴线弯曲，与平面的几何位置有误差。产生的原因可能是：①锻件出模时不注意；②切边时受力不均；③锻件冷却时各部分降温速度不一；④清理与热处理不当。

锻造缺陷分析 Post By：2007-8-15 21:17:19

锻造工艺不当产生的缺陷通常有以下几种 1.大晶粒

大晶粒通常是由于始锻温度过高和变形程度不足、或终锻温度过高、或变形程度落人临界变形区引起的。铝合金变形程度过大，形成织构；高温合金变形温度过低，形成混合变形组织时也可能引起粗大晶粒，晶粒粗大将使锻件的塑性和韧性降低，疲劳性能明显下降。 2.晶粒不均匀

晶粒不均匀是指锻件某些部位的晶粒特别粗大，某些部位却较小。产生晶粒不均匀的主要原因是坯料各处的变形不均匀使晶粒破碎程度不一，或局部区域的变形程度落人临界变形区，或高温合金局部加工硬化，或淬火加热时局部晶粒粗大。耐热钢及高温合金对晶粒不均匀特别敏感。晶粒不均匀将使锻件的持久性能、疲劳性能明显下降。 3.冷硬现象

变形时由于温度偏低或变形速度太快，以及锻后冷却过快，均可能使再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化（硬化），从而使热锻后锻件内部仍部分保留冷变形组织。这种组织的存在提高了锻件的强度和硬度，但降低了塑性和韧性。严重的冷硬现象可能引起锻裂。 4.裂纹

裂纹通常是锻造时存在较大的拉应力、切应力或附加拉应力引起的。裂纹发生的部位通常是在坯料应力最大、厚度最薄的部位。如果坯料表面和内部有微裂纹、或坯料内存在组织缺陷，或热加工温度不当使材料塑性降低，或变形速度过快、变形程度过大，超过材料允许的塑性指针等，则在撤粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲和挤压等工序中都可能产生裂纹。

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龟裂是在锻件表面呈现较浅的龟状裂纹。在锻件

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分或受弯曲的部分）最容易产生这种缺陷。引起

22:31:25

龟裂的内因可能是多方面的：①原材料合Cu、S

n等易熔元素过多。②高温长时间加热时，钢料表面有铜析出、表面晶粒粗大、脱碳、或经过多次加热的表面。③燃料含硫量过高，有硫渗人钢料表面。 6.飞边裂纹

飞边裂纹是模锻及切边时在分模面处产生的裂纹。飞边裂纹产生的原因可能是：①在模锻操作中由于重击使金属强烈流动产生穿筋现象。②镁合金模锻件切边温度过低；铜合金模锻件切边温度过高。

7.分模面裂纹

分模面裂纹是指沿锻件分模面产生的裂纹。原材料非金属夹杂多，模锻时向分模面流动与集中或缩管残余在模锻时挤人飞边后常形成分模面裂纹。

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8.折叠 折叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇

合到一起而形成的。它可以是由两股（或多股）金属对流汇合而形成；也可以是由一股金属的急

速大量流动将邻近部分的表层金属带着流动，两

者汇合而形成的；也可以是由于变形金属发生弯曲、回流而形成；还可以是部分金属局部变形，被压人另一部分金属内而形成。折叠与原材料和坯料的形状、模具的设计、成形工序的安排、润滑情况及锻造的实际操作有关。折叠不仅减少了零件的承载面积，而且工作时由于此处的应力集中往往成为疲劳源。 9.穿流

穿流是流线分布不当的一种形式。在穿流区，原先成一定角度分布的流线汇合在一起形成穿流，并可能使穿流区内、外的晶粒大小相差较为悬殊。穿流产生的原因与折叠相似，是由两股金属或一股金属带着另一股金属汇流而形成的，但穿流部分的金属仍是一整体，穿流使锻件的力学性能降低，尤其当穿流带两侧晶粒相差较悬殊时，性能降低较明显。

10.锻件流线分布不顺

锻件流线分布不顺是指在锻件低倍上发生流线切断、回流、涡流等流线紊乱现象。如果模具设计不当或锻造方法选择不合理，预制毛坯流线紊乱；工人操作不当及模具磨损而使金属产生不均匀流动，都可以使锻件流线分布不顺。流线不顺

会使各种力学性能降低，因此对于重要锻件，都有流线分布的要求。 11.铸造组织残留

铸造组织残留主要出现在用铸锭作坯料的锻件中。铸态组织主要残留在锻件的困难变形区。锻造比不够和锻造方法不当是铸造组织残留产生的主要原因。铸造组织残留会使锻件的性能下降，尤其是冲击韧度和疲劳性能。

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ly铁匠

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发短信 12.碳化物偏析级别不符要求

碳化物偏析级别不符要求主要出现于莱氏体工

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积分：4121 威望：0 精模具钢中。主要是锻件中的碳化物分布不均匀，华：13 注册：2006-9-8

呈大块状集中分布或呈网状分布。造成这种缺陷

22:31:25

的主要原因是原材料碳化物偏析级别差，加之改

锻时锻比不够或锻造方法不当，具有这种缺陷的锻件，热处理淬火时容易局部过热和淬裂，制成的刃具和模具使用时易崩刃。 13.带状组织

带状组织是铁素体和珠光体、铁素体和奥氏体、铁素体和贝氏体以及铁素体和马氏体在锻件中呈带状分布的一种组织，它们多出现在亚共折钢、奥氏体钢和半马氏体钢中。这种组织，是在两相共存的情况下锻造变形时产生的带状组织能降低材料的横向塑性指针，特别是冲击韧性。在锻造或零件工作时常易沿铁素体带或两相的交界处开裂。 14.局部充填不足

局部充填不足主要发生在筋肋、凸角、转角、圆角部位，尺寸不符合图样要求。产生的原因可能是：

①锻造温度低，金属流动性差；②设备吨

位不够或锤击力不足；③制坯模设计不合理，坯料体积或截面尺寸不合格；④模膛中堆积氧化皮或焊合变形金属。 15.欠压

欠压指垂直于分模面方向的尺寸普遍增大，产生的原因可能是：①锻造温度低。②设备吨位不足，锤击力不足或锤击次数不足。 16.错移

错移是锻件沿分模面的上半部相对于下半部产生位移。产生的原因可能是：①滑块（锤头）与导轨之间的间隙过大；②锻模设计不合理，缺少消除错移力的锁口或导柱；③模具安装不良。 17.轴线弯曲

锻件轴线弯曲，与平面的几何位置有误差。产生的原因可能是：①锻件出模时不注意；②切边时

受力不均；③锻件冷却时各部分降温速度不一；④清理与热处理不当。

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shuangzhu1

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Post By：2007-8-16 15:27:00

锻件质量检验的内容和方法

（一）锻件质量检验的内容

锻件缺陷的存在，有的会影响后续工序处理质量或加工质量，有的则严重影响锻件的性 能及使用，甚至极大地降低所制成品件的使用寿命，危及安全。因此为了保证或提高锻件的质量，除在工艺上加强质量控制，采取相应措施杜绝锻件缺陷的产生外，还应进行必要的质量检验，防止带有对后续工序（如热处理、表面处理、冷加工）及使用性能有恶劣影响的缺陷的锻件流人后续工序。经质量检验后，还可以根据缺陷的性质及影响使用的程度对已制锻件采取补救措施，使之符合技术标准或使用的要求。 因此，锻件质量检验从某种意义上讲，一方面是对已制锻件的质量把关，另一方面则是 给锻造工艺指出改进方向，从而保证锻件质量符合锻件技术标准的要求，并满足设计、加工、使用上的要求。

锻件质量的检验包括外观质量及内部质量的检验。外观质量检验主要指锻件的几何尺寸、形状、表面状况等项目的检验；内部质量的检验则主要是指锻件化学成分、宏观组织、显微组织及力学性能等各项目的检验。

具体说来，锻件的外观质量检验也就是检查锻件的形状、几何尺寸是否符合图样的规 定，锻件的表面是否有缺陷，是什么性质的缺陷，它们的形态特征是什么。表面状态的检验内容一般是检查锻件表面是否有表面裂纹、折叠、折皱、压坑、桔皮、起泡、斑疤、腐蚀坑、碰伤、外来物、未充满、凹坑、缺肉、划痕等缺陷。而内部质量的检验就是检查锻件本身的内在质量，是外观质量检查无法发现的质量状况，它既包含检查锻件的内部缺陷，也包含检查锻件的力学性能，而对重要件、关键件或大型锻件还应进行化学成分分析。对于内部缺陷我们将通过低倍检查、断口检查、高倍检查的方法来检验锻件是否存在诸如内裂、缩孔、疏松、粗晶、白点、树枝状结晶、流线不符合外形、流线紊乱、穿流、粗晶环、氧化膜、分层、过热、过烧组织等缺陷。而对于力学性能主要是检查常温抗拉强度、塑性、韧性、硬度、疲劳强度、高温瞬时断裂强度、高温持久强度、持久塑性及高温蠕变强度等。 由于锻件制成零件后，在使用过程中其受力情况、重要程度、工作条件不同，其所用材料和冶金工艺也不同，因此不同的部位依据上述情况并按照本部门的要求将锻件分出类别，不同的部门，不同的标准对锻件的分类也是不同的。但不管怎么，对于锻件质量检验的整体来说都离不开两大类检验，即外观质量和内部质量的检验，只不过锻件的类别不同，其具体的检验项目、检验数量和检验要求不同罢了。例如，有的工业部门将结构钢、不锈钢、耐热钢锻件分成Ⅳ类进行检验，有的部门将铝合金锻件与模锻件按其使用情况分成Ⅲ类进行检验，还有的部门将铝合金、铜合金锻件分成Ⅳ类进行检验。表1-1是结构钢、不锈钢、耐热钢锻件分成Ⅳ类的检验要求，表1-2是铝合金锻件和模锻件质量

检验要求。

表1-1 结构钢、不锈钢及耐热钢锻件质量检验要求 热 类处 表面质检 验 项 目 和 数 量 理 材料力学性别 量和几硬 度 低倍 断口 晶粒度 状 牌号 能 何尺寸 态 每热处理预备 炉抽检10%，但不少于3件 每熔批抽检1件 每熔批抽1件在本每熔批抽1件每熔批Ⅰ 100%，最终 当能确保质量100% 在本体抽检1上检验，件 其余100%在专用余料上检验 每热处理炉抽检10%，但不少于3件 Ⅱ 每验收最终 100% 批抽检1件或在试料每熔批抽检1按需需化学热处理的零件有需要的其它件，每熔批抽检1件 体上检验，每熔批其余抽检1件 100%在专用余料上检验 100%时，模检验 锻件的几何尺寸允许抽检 预备 件 每熔批要每抽检1熔批件 抽检1件 上检验 每热处理预备 Ⅲ 炉抽检5%~10%，但不少于3件 首批生产或改变主导工艺时不检验 抽1件检验金最终 属流线100% 和工艺缺陷 每热处理预备 炉抽检5%~10%，但不少于3件 每热处理Ⅳ 不检不检验 炉抽检不检验 不检验 验 10%，但不少于3件，若有一件不合格，则100%检验 注：1各类锻件，无论是否有检验断口的要求，当怀疑锻件过热时，应增加断口检验，奥氏体钢锻件不检查断口。 2.如另有检验要求，可在专用技术文件中规定进行检验。 由表1-1、表1-2可以看出，锻件质量的检验除个别类别的个别项目外均具有抽检性质，抽检合格，表示整个验收批的锻

不检验 按需要 最终 件合乎要求。对于有的类别的锻件规定了不检验项目，不能认为对该类锻件的这些项目不进行控制，而是由于在生产中都采取了相应的质量保证措施，如原材料复验制度、锻件定形制度、定期检验制度、工艺纪律检查制度及合理组批等措施，从而在保证锻件质量的前提下简化检验工序，并保证使用要求。

总之，锻件质量检验的内容涉及的范围很广，项目也很多，在实际工作中应根据设计对产品的要求及技术材料所要求的项目进行锻件质量的检验。

表1-2 铝合金锻件及模锻件质量检验要求

检 验 项 目 和 数 量 类表面质别 量和几力学性能 化学显微组超声断口 低倍 波探抗拉性成分 硬度 织 何尺寸 伤 能 余料部位100%和不检验 需方有要求时每批批抽（炉）检一抽检一件 100% 件 每批抽检需方一件 有要求时，每批100% Ⅰ 100% 每批（炉）抽检一每熔次抽检一件 每批（炉）抽检一件 Ⅱ 100% 件 首批Ⅲ 100% 不检验 100% 不检或工验 艺改变时抽检一件 注：1.化学成分可由原材料保证。

2.在确保质量的前提下，Ⅲ类件的硬度每批可抽检5%且不少于5件。

3.低倍和断口组织检查不允许重复试验。

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shuangzhu1

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Post By：2007-8-16 15:27:29 （二）锻件质运检验的方法

当今时代，人们对产品的使用要求更高了，相应对制造产品的锻件也提出了更高的要求。而锻件质量问题的表现形式又多而杂，某些类型的锻件缺陷又将严重地降低锻件的性能，威胁使用的安全性、可靠性，缩短了使用寿命，这类缺陷的存在其后果是严重的。因此对锻件质量的检验也提出了更高的要求，即绝不能将带有缺陷的锻件放过去，特别是不能放过那些严重影响使用性能的带有缺陷的锻件。要做到这一点，就要在进行锻件质量的检验和 控制时，除充分地沿用常规的检测方法及手段外，也要采用反映当代水平的更快速更准确的检测手段和方法，使之对锻件质量的评估、锻件缺陷性质的判断、产生原因的判断及形成机理的分析更准确，更符合实际，从而保证不放过缺陷锻件，并能采取得当的解决措施来改进和提高锻件质量。

小大 6楼 个性首页 | 信息 | 搜索 | 邮箱 | 主页 | UC 如前所述，锻件质量的检验分为外观质量的检验和内部质量的检验。外观质量的检验一般来讲是属于非破坏性的检验，通常用肉眼或低倍放大镜进行检查，必要时也采用无损探伤的方法。而内部质量的检验，由于其检查内容的要求，有些必须采用破坏性检验，也就是通常所讲的解剖试验，如低倍检验、断口检验、高倍组织检验、化学成分分析和力学性能测试等，有些则也可以采用无损检测的方法，而为了更准确地评价锻件质量，应将破坏性试验方法与无损检测方法互相结合起来进行使用。而为了从深层次上分析锻件质量问题，进行机理性的研究工作还要籍助于透射型或扫描型的电子显微镜、电子探针等。

通常锻件内部质量的检验方法可归结为：宏观组织检验法、微观组织检验法、力学性能检验、化学成分分析法及无损检测法。

宏观组织检验就是采用目视或者低倍放大镜（一般倍数在 30×以下）来观察分析锻的低倍组织特征的一种检验。对于锻件的宏观组织检验常用的方法有低倍腐蚀法（包括热蚀法、冷蚀法及电解腐蚀法）、断口试验法和硫印法。 低倍腐蚀法用以检查结构钢、不锈钢、高温合金、铝及铝合金、镁及镁合金、铜合金、钛合金等材料锻件的裂纹、折叠、缩孔、气孔偏析、白点、疏松、非金属夹杂、偏析集聚、流线的分布形式、晶粒大小及分布等。只不过对于不同的材料显现低倍组织时采用的浸蚀剂和浸蚀的规范不同。

断口试验法用以检查结构钢、不锈钢（奥氏体型除外）的白点、层状、内裂等缺陷、检查弹簧钢锻件的石墨碳及上述各钢种的过热、过烧等，对于铝、镁、铜等合金用来检查其晶粒是否细致均匀，是否有氧化膜、氧化物夹杂等缺陷。 而硫印法主要应用于某些结构钢的大型锻件，用以检查其硫的分布是否均匀及硫含量的多少。

除结构钢、不锈钢锻件用于低倍检查的试片不进行最终热处理外，其余材料的锻件一般都经过最终热处理后才进行低倍检验。

断口试样一般都进行规定的热处理。

微观组织检验法则是利用光学显微镜来检查各种材料牌号锻件的显微组织。检查的项目一般有本质晶粒度，或者是在规定温度下的晶粒度，即实际晶粒度，非金属夹杂物，显微组织如脱碳层、共晶碳化物不均匀度，过热、过烧组织及其它要求的显微组织等。

力学性能和工艺性能的检验则是对已经过规定的最终热处理的锻件和试片加工成规定试样后利用拉力试验机、冲击试验机、持久试验机、疲劳试验机、硬度计等仪器来进行力学性能及工艺性能数值的测定。

化学成分的测试一般是采用化学分析法或光谱分析法对锻件的成分进行分析测试，随着科学技术的发展，无论是化学分析还是光谱分析其分析的手段都有了进步。对于光谱分析法而言，现在已不单纯采用看谱法和摄谱法来进行成分分析，新出现的光电光谱仪不仅分析速度快，而且准确性也大大地提高了，而等离子光电光谱仪的出现更大大地提高了分析精度，其分析精度可达 10－6级，这对于分析高温合金锻件中的微量有害杂质如 Pb、As、Sn、Sb、Bi等是非常行之有效的方法。 以上所说的方法，无论是宏观组织检验法，还是微观组织检验法或性能及成分测定法，均属于破坏性的试验方法，对于某些重要的、大型的锻件破坏性的方法已不能完全适应质量检验的要求，这一方面是因为太不经济，另一方面主要是为了避免破坏性检查的片面性。无损检测技术的发展为锻件质量检验提供了更先进更完善的手段。

对于锻件的质量检验所采用的无损检测方法一般有：磁粉检验法、渗透检验法、涡流检验法、超声波检验法等。

磁粉检验法广泛地用于检查铁磁性金属或合金锻件的表面或近表面的缺陷，如裂纹、发纹、白点、非金属夹杂、分层、折叠、碳化物或铁素体带等。

该方法仅适用于铁磁性材料锻件的检验，对于奥氏体钢制成的锻件不适于采用该方法。

渗透检验法除能检查磁性材料锻件外，还能检查非铁磁性材料锻件的表面缺陷，如裂 纹、疏松、折叠等，一般只用于检查非铁磁性材料锻件的表面缺陷，不能发现隐在表面以下的缺陷。

涡流检验法用以检查导电材料的表面或近表面的缺陷。

超声波检验法用以检查锻件内部缺陷如缩孔、白点、心部裂纹、夹渣等，该方法虽然操作方便、快且经济，但对缺陷的性质难以准确地进行判定。

随着无损检测技术的发展，现在又出现了诸如声振法，声发射法、激光全息照相法、 CT法等新的无损检测方法，这些新方法的出现及在锻件检验中的应用，必将使锻件质量检验的水平得以大大地提高。

值得提出的是锻件质量检验结果的准确性，虽然有赖于正确的试验方法和测试技术，但也有赖于正确的分析和判断。只有正确的试验方法，而没有准确的分析判断，也不会得出恰当的结论。因此，锻件质量的分析实际上是各种测试方法的综合应用及各个测试结果的综合分析，对于大型复杂的锻件所出现问题不能单纯地依赖于某一种方法，从这一点上可以说各种试验方法在分析过程中是相辅相成的，各种试验方法的有机配合，并对各自试验结果进行综合分析，才能得出正确的结论。同时就锻件质量分析的目的而言，除了正确的检验外，还应进行必要的工艺试验从而找出产生质量问题的真正原因并提出的改进措施及防止对策。

当然，在实际工作中究竟选用那些检测方法，运用何种检测手段应根据锻件的类别和规定的检测项目来进行。在选择试验方法和测试手段时，既要考虑到先进性，又要考虑到实用性、经济性，不能单纯地追求先进性，能用一种手段解决问题就不要用二种或更多种，测试手段的选择应准确地判定缺陷的性质和确切找出缺陷产生的原因为出发点，有时测试手段选择得过于先进反而会导致不必要的后果以致造成不应有的损失。

还应指出，对于检验而言，无论那种检验或试验都有应规定的标准试验方法，我们必须依据规定的试验方法进行试验或检验，表1-3给出了部分试验方法标准。

表1-3 部分试验方法标准

检验项目 化学成分 拉力试验 冲击试验 高温持久 高温拉伸 高温蠕变 旋转弯曲疲劳 方法标准代号 GB223 GB228 GB229 GB6395 GB3652 GB2039 GB2107 GB231 检验项目 显微组织 钢的硫印 晶间腐蚀 冷变试验 高温合金方法标准代号 GB/T13298 GB/T13299 GB4236 GB1223 GB232 布氏硬度 GB/T230 洛氏硬度 低倍组织 断口试验 晶粒度 脱碳层 GB226 GB1814 GB6394 GB224 GB10561 GB/T14999 低倍、高倍 GB3246 铝及铝合GB3247 金显微组GB4296 织 GB4297 铝及铝合GB5168 金低倍组GB1786 织 GB/T02 镁及镁合非金属夹杂 金显微组织 镁及镁合金低倍组织 两相钛合金高低倍 锻制圆饼超声波检验 钢锻件超声波检验 返 回