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1、 大型锻件的缺陷与对策: 锻造裂纹在大型锻件锻造中，当原材料质量不良或锻造工艺不当时，常易产生锻造裂纹。下面介绍几个由于材质不良引起锻裂的情况。(1)钢锭缺陷引起的锻造裂纹大部分钢锭缺陷，锻造时都可能造成开裂，因为钢锭凝固时结晶温度范围窄，线收缩系数大。冷凝补缩不足，内外温差大，轴心拉应力大，沿枝晶开裂，形成钢锭轴心晶间裂纹，该裂纹在锻造时进一步扩展而成主轴锻件中已裂纹。该缺陷可通过下列措施予以消除：提高冶炼钢水纯净度；铸锭缓慢冷却，减少热应力；采用良好的发热剂与保温帽，增大补能力；采用中心压实锻造工艺。(2)钢中有害杂质沿晶界析出引起的锻造裂纹。钢中的硫常以 FeS 形式沿晶界析出，其熔点仅
2、有 982，在 1200锻造温度下，晶界上 FeS 将发生熔化，并以液态薄膜形式包围晶粒，破坏晶粒间的结合而产生热脆，轻微锻击就会开裂。钢中含铜在 11001200温度下的过氧化性气氛中加热时，由于选择性氧化，表层会形成富铜区，当超过铜在奥氏体中溶解度时，铜则以液态薄膜形式分布于晶界，形成铜脆，不能锻造成形。如果钢中还存在有锡、锑还会严重降低铜在奥氏体中的溶解度，加剧这种脆化倾向。钢锻件网状裂纹，因含铜量过高，锻造加热时，表面选择性氧化，使铜沿晶界富集，锻造裂纹沿晶界富铜相生核并扩展而形成。(3)异相(第二相 )引起的锻造裂纹钢中第二相的力学性能往往和金属基体有很大的差别，因而在变形流动时会引
3、起附加应力导致整体工艺塑性下降，一旦局部应力超过异相与基体间结合力时，则发生分离形成孔洞。例如钢中的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅酸盐等等。假如这些相呈密集。链状分布，尤其在沿晶界结合力薄弱处存在，高温锻压就会开裂。20SiMn 钢 87t锭因细小的 AlN 沿晶界析出引起锻造开裂的宏观形貌，其表面已经氧化，呈现多面体柱状晶。微观分析表明，锻造开裂与细小的颗粒状 AlN 沿一次晶晶界大量析出有关。防止因氮化铝沿晶析出引起锻造开裂的对策是：1)限制钢中加铝量，去除钢中氮气或用加钛法抑制 AlN 析出量；2)采用热送钢锭，过冷相变处理工艺；3)提高热送温度(900)直接加热锻造；4)锻
4、件锻前进行充分的均匀化退火，使晶界析出相扩散。锻压中锻造裂纹的鉴别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：由于过烧；由于易溶金属渗入基体金属(如铜渗人钢中)；应力腐蚀裂纹；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
5、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。今天讲解一下轴承钢材料的表面裂纹产生的原因及危害是什么。轴承钢材料表面裂纹产生的主要原因如下：1）由于钢材内的显微孔隙
6、、皮下气泡、严重的非金属夹杂物、过高的加热温度和锻、轧后冷却速度过快，以及钢材的终端、终轧温度过低等原因都会导致钢材的表面产生裂纹。2）由于轧机的导板上沾附有金属颗粒、出口导板安装不当、尖角部分与轧材接触以及轧机的其他零件部件的尖角或突出部分与轧机接触，因此将钢材的表面刻划出深度、宽度、长度不等的沟槽，即刮伤或划伤。3）对于冷拔轴承钢材料上有时也会出现横向裂纹，其产生的原因是轴承钢材料在冷拔过程中，由于材料存在有缩孔残余、较严重的疏松或大量的脆性非经书夹杂物等缺陷导致材料的强度降低、塑性较差，不易变形而产生横向裂纹。轴承材料表面裂纹、划伤的特征是沿着钢材的轧制、拉拔方向呈直线分布，有时一条，多
7、者数条。从钢材的外径、横向断口或热酸洗的低倍试样上很容易观察到。材料表面裂纹的危害：存在有材料裂纹的轴承，其使用寿命是非常低的，往往导致轴承在运转过程中突然破碎。对于滚动体零件而言，在使用过程中不是由于裂纹导致零件承载能力的降低而被压碎，就是沿材料裂纹处疲劳剥皮而失效。热处理裂纹产生的因素可能有以下几点： 原材料 1、锻造过烧 2、大块非金属夹杂物 3、棒料在锻打前中频加热，棒料里表温差比较大（可能在车加工就会产生开裂现象） 。 3、原始组织严重不合格 热处理 1、热处理温度时间过于上限（炉温跑温，到达 900 度以上，淬火出来掉在地上就碎了） 。 2、热处理介质问题：1）油温过低；2）冷速过
8、快；3）淬火油里面混有大量水分（一般情况下不超过 ISO9950 标准里面规定的都不会出现问题的。 3、淬火后没有及时回火（一般情况下最好不要超过 1 个小时） 4、产品外形尺寸问题（比如有尖角或螺纹洞有等）金属中非金属夹杂物在炼钢过程中，少量炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物可能进入钢液，形成非金属夹杂物。它们都会降低钢的机械性能，特别是降低塑性、韧性及疲劳极限。严重时，还会使钢在热加工与热处理时产生裂纹或使用时突然脆断。非金属夹杂物也促使钢形成热加工纤维组织与带状组织，使材料具有各向异性。金属中非金属夹杂物 - 正文金属材料中含有的一类具有非金属特性的组成物。它们在金属和合金的熔炼、凝固过程中
9、产生，并在随后的热、冷加工过程中经历一系列变化，对金属和合金的性能产生多方面的影响。根据非金属夹杂物（以下简称夹杂物）的来源，通常把夹杂物分为外来的和内生的两大类。混入金属中的炉衬耐火材料或炉渣颗粒（包括刚带入的、或与金属液发生化学反应而在成分和结构上已有相当大改变的）属于外来夹杂物；在熔炼、凝固过程中，熔融金属中含有的各化学元素的化学反应产物，来不及排除，仍保留在固态金属中，称为内生夹杂物。钢中非金属夹杂物分类 非金属夹杂物，既可以按化学成分划分，也可以按力学性能划分。按夹杂物的化学成分分类 简单氧化物 如FeO、MnO、Cr2O3、Al2O3、SiO2 以及钛、钒、铌的氧化物等。复杂氧化物
10、 其中尖晶石类夹杂物用化学式 AOB2O3 表示( 化学式中 A 表示二价金属,如镁、锰、铁等；B表示三价金属，如铁、铬、铝等)。这类化合物具有尖晶石 MgOAl2O3 型结构,由此而得名。尖晶石类夹杂物为一大类氧化物,如MnOAl2O3、MnOCr2O3、MnOFe2O3 、FeO Al2O3、FeOCr2O3(图 1)、FeOFe2O3(Fe3O4)、MgO Al2O3、MgO Cr2O3、MgOFe2O3 等。这些化合物都有一个相当宽的成分可变范围;实际遇到的尖晶石类夹杂物往往是多成分的。此类氧化物在工业用钢中比较常见。钙的铝酸盐如 CaOAl2O3、CaO2Al2O3 也属于复杂氧化物
11、(图 2)。但它们不具有尖晶石型结构,所以,不属于尖晶石型氧化物。 硅酸盐及硅酸盐玻璃 通用化学式可写成 FeO mnOnAl2O3pSiO2。它们一般具有多成分形式。既可以是单相,也可以是多相。单相情况下,一般呈玻璃态。随脱氧情况的不同出现各式各样的硅酸盐如铁硅酸盐、铁锰硅酸盐、铁锰铝硅酸盐等。以上三类夹杂物统称为氧化物系夹杂物。硫化物 主要是 FeS、MnS；此外,根据情况不同，可能出现 CaS、TiS 、稀土硫化物等。根据钢液的成分特别是钢液的脱氧程度，所形成的硫化物在铸态情况下具有不同形态：类是复合形式出现的硫化物(氧硫化物) ，类是借共晶反应形成的硫化物，类是具有几何外形、任意分布的
12、硫化物（图 3） 。 氮化物 如 VN、TiN、AlN、ZrN、NbN 等。按夹杂物的力学性能分类 非金属夹杂物破坏了金属基体的连续性。当金属制品承受载荷时，夹杂物会引起应力集中，使材料易生裂纹。在经过变形加工的金属中，非金属夹杂物的形状取决于夹杂物相对于金属基体的形变程度，随夹杂物的成分和金属（钢）的形变温度而异。按夹杂物的形变情况，夹杂物可分为四类：脆性夹杂物 指那些不具有范性的简单氧化物和复杂氧化物以及氮化物;当钢经热加工变形时,这类夹杂物的形状和尺寸不发生变化,但夹杂物的分布有变化。氧化物和氮化物夹杂均可沿钢延伸方向排列成串，呈点链状。属于这类的有Al2O3、Cr2O3,尖晶石氧化物,
13、钒、钛、钴的氮化物以及其他一些高熔点夹杂物。 范性夹杂物 这类夹杂物在钢经受加工变形时具有良好范性，沿着钢的流变方向延伸成条带状。属于这类的有硫化物，含 SiO2 量较低(40 60)的铁锰硅酸盐和其中溶有FeO、MnO、Al2O3 的硅酸钙和硅酸镁等。 球状（或点状）不变形夹杂物 在铸态钢中呈球状；经形变加工后，夹杂物保持球形不变。属于这类的有 SiO2、含 SiO2 较高（70）的硅酸盐、钙的铝酸盐、纯的硅酸钙和纯的硅酸铝等。半范性夹杂物 指各种多相的铝硅酸盐夹杂物。其中作为基底的夹杂物（铝硅酸盐玻璃）一般当钢受热加工时具有范性;但是在这基底上分布的析出相晶体 (如 Al2O3、尖晶石类氧
14、化物) 的范性很差。钢经热变形后,范性夹杂物相（基底）多少随钢变形延伸，而脆性的夹杂物相不变形，仍保持原来形状，只是彼此之间的距离被拉长。夹杂物对钢铁性能的影响 影响是多方面、多途径的。在多数场合下，夹杂物产生有害影响；在另外一些场合下，夹杂物却显示了有益的作用。夹杂物对钢铁力学性能和工艺性能的主要影响是降低材料的范性、韧性和疲劳极限，造成材料性能上的方向性，使冷热加工性能变坏，使零件或工具(如轧辊 )的表面光洁度降低。夹杂物可以使材料的抗腐蚀性能降低，对磁性材料的矫顽力也有明显影响等等。夹杂物对材料性能的影响可以是间接的，例如，高度弥散的夹杂物影响晶界迁移。在热加工和热处理过程中可利用这个影
15、响，使我们有可能得到细晶粒的金属材料，使材料在加工过程中能出现二次再结晶。非金属夹杂物对相变也产生不容忽视的影响。关于非金属夹杂物的有利影响可举出诸如利用夹杂物 MnS 的作用生产取向硅钢片,利用硫化物改善钢的切削加工性等（见易切削钢） 。夹杂物对静力拉伸力学性能的影响随所涉及的性能指标不同而异。夹杂物一般对屈服强度和抗拉强度影响不大，但是，对与塑性和破断有关联的性能指标（如伸长率、面积收缩率、真实断裂强度）的影响却比较显著。条带状塑性夹杂物和点链状脆性夹杂物引起材料力学性能的方向性，使材料横向塑性低于纵向塑性。归结起来是，夹杂物对材料静力拉伸力学性能的影响突出地反映在使横向面积收缩率降低这一
16、点上。对于要求横向力学性能的工件如高压容器、电机的转子轴、炮筒等来说,材料的横向面缩率是用以评价工件的冶金质量的重要指标之一。熔炼出含非金属夹杂物总量少、颗粒细小、分布均匀的高质量材料具有重要意义（见金属力学性能的表征） 。条带状塑性夹杂物使钢的冲击韧性降低。降低钢的含硫量或借助于添加稀土、钛、锆等元素来改善硫化物的形态是提高材料冲击值（尤其是横向韧性）的重要途径。夹杂物对疲劳性能的影响与夹杂物的大小、形状、分布、数量和类型等有关，另一方面也取决于基体的组织和性质。同时与所加应力的大小也有关系。夹杂物还引起疲劳强度的方向性；与疲劳强度关系最密切的是夹杂物的大小,金属材料的强度水平愈高,处于表面的大尺寸的夹杂物的危害愈严重。就不同类型的夹杂物的影响来说，与基体联结性差的脆性夹杂物和球形不变形夹杂物危害最大。实验指出，软钢的疲劳强度和夹杂物的关系较小，随着钢的强度的提
