锻件是通过锻压金属坯料而获得的具有一定力学性能、一定形状和尺寸的金属零部件。锻压加工能保证金属纤维组织的连续性,使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致,金属流线完整,可保证零件具有良好的力学性能与一定的使用寿命。此外,锻压加工能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷,优化微观组织结构。对于负载高、工作条件苛刻的重要零件,除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外,多采用锻件。
1.锻件的加工成形方法
锻件是由热态钢锭经锻压变形而成。锻压过程包括加热、形变和冷却,锻压的方式大致分为镦粗、拔长和滚压。镦粗是锻压力施加于坯料的两端,形变发生在横截面上。拔长是锻压力施加于坯料的外圆,形变发生在长度方向。滚压是先镦粗坯料,然后冲孔,再插入芯棒并在外圆施加锻压力。滚压既有纵向形变,又有横向形变。其中镦粗主要用于饼类锻件;拔长主要用于轴类锻件;而筒类锻件一般先镦粗,后冲孔,再滚压。
为了改善锻件的组织性能,锻后还要进行正火、退火或调质等热处理。
锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。一般的中小型锻件都用圆形或方形棒料作为坯料。棒料的晶粒组织和力学性能均匀、良好,形状和尺寸准确,表面质量好,便于组织批量生产。只要合理控制加热温度和变形条件,不需要大的锻造变形就能锻出性能优良的锻件。
铸锭仅用于大型锻件。铸锭是铸态组织,有较大的柱状晶和疏松的中心。因此必须通过大的塑性变形,将柱状晶破碎为细晶粒,将疏松压实,才能获得优良的金属组织和力学性能。
锻件的结构形式繁多,有筒状、环状、饼状、碗状、方柱体、圆柱体、圆台等多种形式。
2.锻件的主要缺陷类型
锻件根据其加工成形工艺,其缺陷可分为铸造缺陷、锻造缺陷和热处理缺陷。铸造缺陷主要有缩孔残余、疏松、夹杂和裂纹等。锻造缺陷主要有折叠、白点、裂纹等。热处理缺陷主要为裂纹。
缩孔残余是铸锭中的缩孔在锻造时切头量不足残留下来的,多见于锻件的端部。(www.daowen.com)
疏松是钢锭在凝固收缩时形成的不致密和孔穴,锻造时因锻造比不足而未全焊合,主要存在于钢锭中心及头部。
夹杂有内在夹杂、外来非金属夹杂和金属夹杂。内在夹杂主要集中于钢锭中心及头部。
裂纹有铸造裂纹、锻造裂纹和热处理裂纹等。奥氏体钢轴心晶间裂纹就是铸造引起的裂纹。锻造和热处理不当,会在锻件表面或心部形成裂纹。
白点是锻件含氢量较高,锻后冷却过快,钢中溶解的氢来不及逸出,造成应力过大引起的材料开裂。白点主要集中于锻件大截面中心,并成群出现。合金元素总质量分数超过3.5%和含Cr、Ni、Mn的合金钢大型锻件容易产生白点。
3.锻件的主要检测方法
锻件中多数缺陷的取向有一定规律,锻压后的缺陷以平面型缺陷为主,平面型缺陷的方向与锻压方向垂直,因此以直探头检测为主,并且根据锻件结构的特点,尽可能从两个方向进行检测。对于小尺寸的锻件,可选用双晶直探头检测。在某些情况下如需要可辅以斜探头检测,如筒类锻件的表面裂纹类缺陷的检测。
相关锻件检测标准对检测方式和探头布置均做出了明确规定,如GB/T 6402—2008以图表形式对扫查方式做出了规定,NB/T 47013.3—2015以示意图形式对检测方向做出了规定。
一般锻件检测标准规定的标准试块的反射体类型为平底孔。
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