鍛造裂紋的案例
如何區(qū)分鍛造裂紋、熱處理裂紋、原材料裂紋？
裂紋的種類(lèi)紛繁多樣：原材料裂紋、熱處理裂紋、鍛造裂紋等，讓人頭暈眼花。如何識(shí)別它們便是一門(mén)很重要的課程，這樣便于準(zhǔn)確查找裂紋發(fā)生在哪一工序，有利于分析裂紋產(chǎn)生的原因。
首先，需對(duì)“原材料裂紋”和“鍛造裂紋”先確定概念，對(duì)鍛造后出現(xiàn)的裂紋，都應(yīng)理解為“鍛造裂紋”，只不過(guò)，導(dǎo)致鍛造裂紋產(chǎn)生的主要因素可以再分成：
1、原材料缺陷所致的鍛造裂紋；
2、鍛造工藝不當(dāng)所致的鍛造裂紋。
從裂紋宏觀形態(tài)先進(jìn)行大致區(qū)分，橫向一般與母材無(wú)關(guān)，縱向裂紋需要結(jié)合裂紋形態(tài)與鍛打工藝等結(jié)合分析。
裂紋兩側(cè)有脫碳，肯定是鍛造過(guò)程中產(chǎn)生的，至于是原材料還是鍛造工藝造成的，這就需要根據(jù)金相和工藝過(guò)程去分析。
對(duì)同一批次同種型號(hào)的工件，鍛造裂紋基本都在一個(gè)位置，在顯微鏡下延伸比較淺，兩邊有脫碳。而材料裂紋不一定在同一位置重復(fù)出現(xiàn)，顯微鏡下深淺不一。多看多分析，還是有一定規(guī)律的。
材料裂紋多半是與材料縱向一致的。而鍛打裂紋有兩種，一種是過(guò)熱過(guò)燒造成的，裂紋附近有氧化脫碳現(xiàn)象。還有一種是打冷鐵也會(huì)造成發(fā)裂，這一種有晶格破壞撕裂的現(xiàn)象。從金相上可以區(qū)別開(kāi)來(lái)。
展開(kāi) 鍛造件、鑄剛件、曲軸等探傷方法及選擇要點(diǎn)
鍛鋼件磁粉探傷
（1）鍛鋼件探傷的特點(diǎn)：鍛造加工成型方法一般分為自由鍛和模鍛兩大類(lèi)。
其工藝流程為：下料——加熱——鍛造——（切邊）——探傷——機(jī)械加工——熱處理——探傷——（表面熱處理——探傷）——表面處理——成品交付。
其中，鍛造過(guò)程容易產(chǎn)生裂紋、折疊和白點(diǎn)等缺陷；熱處理會(huì)產(chǎn)生淬火裂紋；機(jī)械加工會(huì)產(chǎn)生磨削裂紋和校正裂紋；表面熱處理同樣會(huì)產(chǎn)生裂紋。
（2）探傷方法選擇：一般用固定式磁粉探傷機(jī)進(jìn)行周向、縱向磁化，如果材料的剩磁和矯頑力符合要求，推薦采用剩磁法探傷。
（3）曲軸磁粉探傷
探傷方法：直接通電周向磁化，檢查鍛造裂紋、折疊、磨削裂紋、淬火裂紋、和發(fā)紋等。分段線圈縱向磁化，檢查橫向裂紋包括鍛造裂紋、磨削裂紋、校正裂紋、淬火裂紋等。探傷時(shí)特別注意對(duì)拐角處、注油孔邊沿的觀察。
鑄鋼件的磁粉探傷
（1）鑄鋼件磁粉探傷的特點(diǎn)：鑄鋼件一般形狀復(fù)雜，產(chǎn)生缺陷類(lèi)型和部位比較有規(guī)律。主要缺陷有鑄造裂紋、疏松、縮孔、夾雜、氣孔和冷隔等。
（2）探傷方法選擇：鑄件一般體積較小，方便在固定式探傷機(jī)上探傷。所有鑄件都要進(jìn)行周向磁化和縱向磁化檢驗(yàn)。熱處理前用連續(xù)法探傷，熱處理后一般可用剩磁法探傷。檢查表面下氣孔、夾雜，宜采用直流探傷。對(duì)于網(wǎng)狀裂紋，最好采用熒光磁粉探傷。
（3）凸輪磁粉探傷
探傷方法：毛胚用連續(xù)法探傷，熱處理后用剩磁法探傷。輪子部分用穿棒法探傷，軸部分用直接通電法周向磁化后再用線圈縱向磁化。重點(diǎn)檢查根部位置的裂紋。
特種設(shè)備在役與維修件的磁粉探傷
（1）在役與維修件磁粉探傷的特點(diǎn)：主要發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋和應(yīng)力腐蝕裂紋。裂紋產(chǎn)生部位與受力情況有直接關(guān)系。
展開(kāi) 鍛件磁粉探傷技術(shù)與磁化設(shè)備的應(yīng)用
3)裂紋為一種縱向延伸的表面缺陷，是由非精神夾雜物的大量積聚或深的折疊形成的。裂紋也可以來(lái)自錠表面的缺陷，如已被氧化的孔洞。這種孔洞在鍛造過(guò)程中被簡(jiǎn)單的拉長(zhǎng)，在鍛件表面形成長(zhǎng)條形似裂紋的發(fā)紋。
4)條片是松動(dòng)或裂開(kāi)的鋼片被卷入表面形成的。
5)齒狀鐵素體是表面裂紋，雖已被焊合，但仍含有氧化物和脫碳。
6)過(guò)充滿(mǎn)和飛邊是在熱加工過(guò)程中，壓下量不正確所形成的凸起。
7)未充滿(mǎn)是壓下時(shí)斷面的成形不完全引起的。
⑶由鍛造作業(yè)引起的缺陷。
鍛造中常見(jiàn)的內(nèi)部缺陷有裂紋和撕裂，這是由于鍛造時(shí)所用鍛錘太輕，或是金屬已經(jīng)冷卻到低于安全鍛造溫度卻仍在繼續(xù)鍛造引起的，也可能是由于模具設(shè)計(jì)不當(dāng)或維修不當(dāng)造成的。
在鍛造作業(yè)時(shí)可能產(chǎn)生很多表面缺陷，冷隔常出現(xiàn)在閉模鍛件中，這是由于金屬未完全充滿(mǎn)、兩相鄰面又未完全熔合所形成的接縫。
鋼鍛件中經(jīng)常出現(xiàn)剪切裂紋，這是常出現(xiàn)在切過(guò)飛邊的斷面上的斜裂紋，是由切應(yīng)力造成的。
常見(jiàn)磁痕的特征及缺陷圖
⑴鍛造裂紋。
鍛造裂紋產(chǎn)生的原因很多，屬于鍛造本身的原因有加熱不當(dāng)、操作不正確、終鍛溫度太低、冷卻速度太快等。如加熱速度過(guò)快因熱應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋，鍛造溫度過(guò)低因金屬塑性變差而導(dǎo)致撕裂。鍛造裂紋一般都比較嚴(yán)重，具有尖銳的根部或邊緣，磁痕濃密清晰，呈直線或彎曲線狀，如圖1 所示。
圖1 鍛造裂紋磁痕
⑵鍛造折疊。
鍛造折疊是一部分金屬被卷折或重疊在另一部分金屬上，即金屬間被緊緊擠壓在一起但仍未熔合的區(qū)域，可發(fā)生在工件表面的任何部位，并與工件表面呈一定的角度。產(chǎn)生原因如下。
1)模具設(shè)計(jì)不合理，金屬流動(dòng)受阻，被擠壓后形成折疊，多發(fā)生在倒角部位，磁痕呈縱向直線狀。
展開(kāi) 關(guān)于拉桿接頭鍛件裂紋的分析與整改
汽車(chē)轉(zhuǎn)向拉桿球接頭總成是汽車(chē)轉(zhuǎn)向拉桿的重要組成部分，而拉桿接頭是其連接和支撐的主體部件，故其是重要的保安件之一，不得有折疊、裂紋等缺陷，保證其內(nèi)在質(zhì)量尤為重要。而我們?cè)谏a(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)接頭鍛件出現(xiàn)裂紋，本文就其發(fā)生的前因后果及整改措施做如下介紹。
拉桿接頭產(chǎn)品介紹
⑴產(chǎn)品三維模型如圖1 所示，冷鍛件二維圖紙如圖2 所示。
圖1 產(chǎn)品三維模型
圖2 冷鍛件二維圖紙
⑵使用的材料為GB/T 699-2015 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45#，圓鋼φ40mm。
⑶該鍛件的總體加工工藝流程為：棒料剪下料、300kW 中頻加熱爐加熱、300 噸電動(dòng)螺旋壓力機(jī)鍛造、100 噸沖床切邊，然后轉(zhuǎn)網(wǎng)帶正火線進(jìn)行正火，再進(jìn)行拋丸、探傷，最后進(jìn)行機(jī)加工。
產(chǎn)品問(wèn)題描述
20 多年來(lái)我們穩(wěn)定生產(chǎn)了幾千萬(wàn)件合格的拉桿接頭產(chǎn)品，該產(chǎn)品熱處理要求是正火處理，在某班次生產(chǎn)過(guò)程中卻發(fā)現(xiàn)302 件產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋，故對(duì)本批產(chǎn)品立即進(jìn)行隔離封存，具體裂紋照片如圖3 所示。
圖3 產(chǎn)品出現(xiàn)裂紋
產(chǎn)品問(wèn)題原因分析
鍛件產(chǎn)生裂紋，不外乎兩種，一種是鍛造裂紋，另一種是熱處理裂紋。
鍛造裂紋也就是鍛造完成后產(chǎn)生的裂紋，這里面可能有兩種產(chǎn)生的原因，一種是鋼材本身的質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致的，如常見(jiàn)的非金屬夾雜物、砂眼、劃痕、裂紋、縮孔、皮下氣泡、發(fā)紋、白點(diǎn)和夾層等，在鋼材的表面或者內(nèi)部存在，經(jīng)過(guò)鍛打反應(yīng)在鍛件上。第二種情況就是鍛造過(guò)程產(chǎn)生的，譬如鍛打溫度過(guò)高、過(guò)低，加熱過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)燒或者過(guò)熱組織，包括鍛打工藝問(wèn)題(即預(yù)鍛和終鍛型腔不匹配)、操作不當(dāng)(把坯料預(yù)鍛時(shí)打的太薄)，金屬流線出現(xiàn)紊流，模具出現(xiàn)龜裂，也會(huì)造成鍛件產(chǎn)生裂紋。
展開(kāi) 
TiAl4822 合金鍛造工藝參數(shù)的研究
圖8 變形量45%鍛造試塊
圖9 為不同變形量下試樣的抗拉強(qiáng)度，圖10 為不同變形量下試樣的延伸率，由圖可以看出，單火次鍛造變形量小于40%時(shí)，室溫抗拉強(qiáng)度及700℃高溫抗拉強(qiáng)度隨著試塊鍛造變形量的增加而增加；單火次鍛造變形量超過(guò)40%后，抗拉強(qiáng)度基本保持穩(wěn)定；單火次鍛造變形量對(duì)850℃高溫抗拉強(qiáng)度、室溫延伸率及700℃高溫延伸率影響不明顯；850℃高溫延伸率波動(dòng)明顯，延伸率最高在47%左右，延伸率最低在26%左右。本次試驗(yàn)鍛造的TiAl4822 合金力學(xué)性能高于原始鑄錠。
圖9 不同變形量下的抗拉強(qiáng)度
圖10 不同變形量下的延伸率
結(jié)論
通過(guò)對(duì)TiAl4822 合金的鍛造工藝參數(shù)研究可以得出以下結(jié)論：
⑴鍛造溫度、應(yīng)變速率及鍛后冷卻對(duì)TiAl4822合金鍛造的影響十分關(guān)鍵。隨著鍛造溫度的降低，材料熱加工塑性降低，鍛造溫度低于1120℃時(shí)，易產(chǎn)生鍛造裂紋；應(yīng)變速率超過(guò)4×10-3 時(shí)，隨著應(yīng)變速率的提高，材料的變形抗力增加，易產(chǎn)生鍛造裂紋，應(yīng)變速率超過(guò)10-1 后鍛件裂紋十分嚴(yán)重；該材料對(duì)溫度應(yīng)力較為敏感，在快速的冷卻方式下，宏觀開(kāi)裂傾向明顯，宜采用隨爐冷卻方式。
⑵鍛造溫度1150 ℃、應(yīng)變速率4×10-3 以及變形量40%條件為適宜的鍛造工藝參數(shù)，鍛造后TiAl4822合金力學(xué)性能較鑄錠力學(xué)性能有明顯提升。
⑶在鍛造溫度1150℃、應(yīng)變速率4×10-3，測(cè)試溫度850℃的條件下，鍛件的延伸率高于其他的鍛造工藝參數(shù)與其他的測(cè)試溫度下的值，表現(xiàn)出超塑性的特性，后續(xù)需增大樣本量，繼續(xù)摸索和總結(jié)其潛在規(guī)律。
后續(xù)深入研究重點(diǎn)：根據(jù)前期試驗(yàn)結(jié)果，細(xì)化TiAl4822 合金鍛造工藝參數(shù)，通過(guò)細(xì)化的工藝參數(shù)結(jié)果分析，確定其最優(yōu)的鍛造工藝參數(shù)，為后續(xù)的TiAl4822 合金鍛件生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支撐。
展開(kāi) 六缸曲軸鍛件質(zhì)量提升
曲軸的工作環(huán)境非常惡劣，在工作時(shí)不僅承受活塞連桿組往復(fù)運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的慣性力作用，還承受著周期性變化的爆發(fā)壓力，使曲軸長(zhǎng)期處于彎曲、扭轉(zhuǎn)、壓力等循環(huán)應(yīng)力的作用下，極易發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，導(dǎo)致曲軸產(chǎn)生疲勞和裂紋，甚至斷裂。
圖1 曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生
曲軸容易產(chǎn)生疲勞及裂紋部位
連桿是連接曲軸及活塞的零件，將活塞承受的力傳遞給曲軸，并將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如圖1 所示。從圖1 可以看到連桿連接在曲軸連桿頸處，曲軸在連桿頸處受力大，極易產(chǎn)生疲勞及裂紋。拋開(kāi)使用時(shí)產(chǎn)生疲勞及裂紋，在鍛造時(shí)連桿頸處也易出現(xiàn)裂紋，圖2 所示為曲軸連桿頸處剖切后顯示的裂紋，此處裂紋若不消除，極易造成曲軸斷裂報(bào)廢。
六缸曲軸連桿頸處鍛造裂紋分析
裂紋位置
在鍛造時(shí)曲軸連桿頸處易出現(xiàn)裂紋的位置如圖3所示，一般位于連桿頸的檔部。
圖2 連桿頸剖切后顯示的裂紋
原因分析
⑴六缸曲軸及模具結(jié)構(gòu)。
圖4 所示為某六缸曲軸鍛件三維立體圖，其連桿頸互成120°，如圖5 所示，曲柄半徑為65mm，主軸頸直徑為86mm，連桿頸直徑為75mm。
六缸曲軸鍛造時(shí)可采用整體式鍛造或扭拐式鍛造，當(dāng)然采用扭拐式鍛造需要有扭拐機(jī)。扭拐式鍛造原理是將曲軸連桿軸頸鍛造成180°夾角，在扭拐機(jī)上將連桿軸頸扭成120°夾角。使用扭拐設(shè)備會(huì)增加較大成本，只有整體鍛造成形困難時(shí)才考慮使用扭拐設(shè)備，如生產(chǎn)斯太爾曲軸。由于該曲軸有12 個(gè)較大的平衡塊，如圖6 所示，在不具備扭拐設(shè)備前提下平衡塊很難鍛造飽滿(mǎn)。整體模鍛此六缸曲軸時(shí)連桿頸檔部預(yù)鍛模具結(jié)構(gòu)如圖7 所示，將檔部?jī)?chǔ)存8mm 左右高度的余料，以便終鍛時(shí)該處有足夠的材料填充平衡塊及連桿頸檔部，以減少連桿頸裂紋并使平衡塊飽滿(mǎn)成形。
展開(kāi) 鍛造技術(shù)知識(shí)！
冷硬現(xiàn)象
鍛造變形時(shí)由于溫度偏低或變形速度太快，以及鍛后冷卻過(guò)快，均可能使再結(jié)晶引起的軟化跟不上變形引起的強(qiáng)化（硬化），從而使熱鍛后鍛件內(nèi)部仍部分保留冷變形組織。這種組織的存在提高了鍛件的強(qiáng)度和硬度，但降低了塑性和韌性。嚴(yán)重的冷硬現(xiàn)象可能引起鍛裂。
裂紋
鍛造裂紋通常是鍛造時(shí)存在較大的拉應(yīng)力、切應(yīng)力或附加拉應(yīng)力引起的。裂紋發(fā)生的部位通常是在坯料應(yīng)力最大、厚度最薄的部位。如果坯料表面和內(nèi)部有微裂紋、或坯料內(nèi)存在組織缺陷，或熱加工溫度不當(dāng)使材料塑性降低，或變形速度過(guò)快、變形程度過(guò)大，超過(guò)材料允許的塑性指針等，則在撤粗、拔長(zhǎng)、沖孔、擴(kuò)孔、彎曲和擠壓等工序中都可能產(chǎn)生裂紋。
龜裂
鍛造龜裂是在鍛件表面呈現(xiàn)較淺的龜狀裂紋。在鍛件成形中受拉應(yīng)力的表面（例如，未充滿(mǎn)的凸出部分或受彎曲的部分）最容易產(chǎn)生這種缺陷。
引起龜裂的內(nèi)因可能是多方面的：
（1）材料合Cu、Sn等易熔元素過(guò)多；
（2）高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí)，鋼料表面有銅析出、表面晶粒粗大、脫碳、或經(jīng)過(guò)多次加熱的表面；
（3）燃料含硫量過(guò)高，有硫滲人鋼料表面。
飛邊裂紋
鍛造飛邊裂紋是模鍛及切邊時(shí)在分模面處產(chǎn)生的裂紋。飛邊裂紋產(chǎn)生的原因可能是：①在模鍛操作中由于重?fù)羰菇饘購(gòu)?qiáng)烈流動(dòng)產(chǎn)生穿筋現(xiàn)象。②鎂合金模鍛件切邊溫度過(guò)低；銅合金模鍛件切邊溫度過(guò)高。
分模面裂紋
鍛造分模面裂紋是指沿鍛件分模面產(chǎn)生的裂紋。原材料非金屬夾雜多，模鍛時(shí)向分模面流動(dòng)與集中或縮管殘余在模鍛時(shí)擠人飛邊后常形成分模面裂紋。
折疊
鍛造折疊是金屬變形過(guò)程中已氧化過(guò)的表層金屬匯合到一起而形成的。它可以是由兩股（或多股）金屬對(duì)流匯合而形成；也可以是由一股金屬的急速大量流動(dòng)將鄰近部分的表層金屬帶著流動(dòng)，兩者匯合而形成的；也可以是由于變形金屬發(fā)生彎曲、回流而形成；還可以是部分金屬局部變形，被壓人另一部分金屬內(nèi)而形成。
展開(kāi) 航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片斷裂機(jī)理
常見(jiàn)問(wèn)題：鋼錠頭部切頭余量不足，中心亮條缺陷貫穿整個(gè)葉片；GH4049合金模鍛易出現(xiàn)鍛造裂紋；葉片電解拋光中，發(fā)生電解損傷，形成晶界腐蝕；GH4220合金生產(chǎn)的葉片，在試車(chē)中容易發(fā)生“掉晶”現(xiàn)象；這是在熱應(yīng)力反復(fù)作用下，導(dǎo)致晶粒松動(dòng)，直至剝落。
發(fā)動(dòng)機(jī)葉片嚴(yán)重腐蝕
葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零件它的制造量占整機(jī)制造量的三分之一左右。航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片屬于薄壁易變形零件。如何控制其變形并高效、高質(zhì)量地加工是目前葉片制造行業(yè)研究的重要課題之一。
隨著數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)，葉片制造工藝發(fā)生重大變化，采用精密數(shù)控加工技術(shù)加工的葉片精度高，制造周期短，國(guó)內(nèi)一般6～12個(gè)月（半精加工）；國(guó)外一般3~6個(gè)月（無(wú)余量加工）。
精密數(shù)控加工技術(shù)加工葉片。鑄造高溫合金葉片。葉片材料。半個(gè)多世紀(jì)來(lái)，鑄造渦輪葉片的承溫能力從1940s年代的750℃左右提高到1990s年代的1700℃左右，應(yīng)該說(shuō)，這一巨大成就是葉片合金、鑄造工藝、葉片設(shè)計(jì)和加工以及表面涂層各方面共同發(fā)展所做出的共同貢獻(xiàn)。
鑄造高溫合金葉片。制造技術(shù)。研制新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)是鑄造高溫合金發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力，而熔鑄工藝的不斷進(jìn)步則是鑄造高溫臺(tái)金發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)后盾。回顧過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)，對(duì)于高溫合金發(fā)展起著重要作用的熔鑄工藝的革新有許多，而其中三個(gè)事件最為重要：真空熔煉技術(shù)的發(fā)明、熔模鑄造工藝的發(fā)展和定向凝固技術(shù)的崛起。
葉片熔鑄加工。真空熔煉技術(shù)。真空熔煉可顯著降低高溫合盒中有害于力學(xué)性能的雜質(zhì)和氣體含量，而且可以精確控制合金成分。使合金性能穩(wěn)定。
熔模鑄造工藝。
展開(kāi) 十種模具鋼淬火裂紋的分析和應(yīng)對(duì)措施
預(yù)防措施：
(1)模塊應(yīng)合理鍛造，原材料長(zhǎng)度與直徑之比即鍛造比最好選在2—3之間，鍛造采用雙十字形變向鍛造，經(jīng)五鐓五拔多火鍛造，使鋼中碳化物和雜質(zhì)呈細(xì)、小，勻分布于鋼基體，鍛造纖維組織圍繞型腔無(wú)定向分布，大幅度提高模塊橫向力學(xué)性能，減少和消除應(yīng)力源；
(2)選擇理想的冷卻速度和冷卻介質(zhì)：在鋼的Ms點(diǎn)以上快冷，大于該鋼臨界淬火冷卻速度，鋼中過(guò)冷奧氏體產(chǎn)生的應(yīng)力為熱應(yīng)力，表層為壓應(yīng)力，內(nèi)層為張應(yīng)力，相互抵消，有效防止熱應(yīng)力裂紋形成，在鋼的Ms—Mf之間緩冷，大幅度降低形成淬火馬氏體時(shí)的組織應(yīng)力。當(dāng)鋼中熱應(yīng)力與相應(yīng)應(yīng)力總和為正(張應(yīng)力)時(shí)，則易淬裂，為負(fù)時(shí)，則不易淬裂。充分利用熱應(yīng)力，降低相變應(yīng)力，控制應(yīng)力總和為負(fù)，能有效避免橫向淬火裂紋發(fā)生。CL-1有機(jī)淬火介質(zhì)是較理想淬火劑，同時(shí)可減少和避免淬火模具畸變，還可控制硬化層合理分布。調(diào)正CL-1 淬火劑不同濃度配比，可得到不同冷卻速度，獲得所需硬化層分布，滿(mǎn)足不同模具鋼需求。
展開(kāi) 風(fēng)電增速箱鍛件制造技術(shù)及質(zhì)量控制的研究
原材料和熱加工過(guò)程對(duì)上述指標(biāo)有至關(guān)重要的影響，鍛造廠在鍛造前應(yīng)對(duì)原材料進(jìn)行復(fù)檢，合格后才可使用。在鍛件的制造過(guò)程中應(yīng)對(duì)加熱、鍛造、熱處理進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。
增速箱鍛件制造過(guò)程質(zhì)量控制
⑴原材料的質(zhì)量控制。
1)冶煉方法：原材料要求采用電弧爐/轉(zhuǎn)爐+精煉爐+真空脫氣工藝進(jìn)行冶煉，采用氣體保護(hù)法澆鑄或真空澆鑄或連鑄，冶煉過(guò)程應(yīng)控制夾雜物含量和氣體含量。
2)模鑄錠要求進(jìn)行開(kāi)坯，開(kāi)坯鍛比不小于3，鍛造開(kāi)坯必須有鐓粗、拔長(zhǎng)工序且鍛后緩冷處理。
3)采用模鑄錠開(kāi)坯后的鍛坯和連鑄坯料均需要檢測(cè)化學(xué)成分、氣體含量及低倍等。
⑵鍛造的質(zhì)量控制。
1)嚴(yán)格控制材料的利用率：模鑄錠的兩端應(yīng)保證足夠切除量(冒口去除大于15%，水口端去除大于5%)；要求每個(gè)鍛件能追溯到熔煉爐號(hào)、鋼錠(連鑄坯)編號(hào)及在鋼錠(連鑄坯)中的具體位置。
2)加熱爐控制：要求嚴(yán)格按加熱工藝升溫、保溫，采用溫度檢測(cè)儀器測(cè)定爐內(nèi)溫度的均勻性。
3)鍛造的控制：鍛造必須有反復(fù)鐓拔過(guò)程，鍛件心部區(qū)域有足夠的塑性變形量，不得少于二次鐓拔過(guò)程。模鑄錠鍛造比不小于5，連鑄坯料鍛造比不小于6，最后一火鍛造比必須不小于1.5。嚴(yán)格按鍛造工藝執(zhí)行，控制每次的變形量，每次變形應(yīng)到位，嚴(yán)格控制終鍛溫度；中間因設(shè)備問(wèn)題或其他原因可以回爐，視后續(xù)鍛比情況，應(yīng)進(jìn)行降溫鍛造。
4)鍛件不允許使用合鍛工藝；沖孔直徑不小于
φ200mm，以便去除心部疏松或裂紋等缺陷。
5)鍛后緩冷，以消除應(yīng)力，減少組織不均勻情況。
6)鍛造中出現(xiàn)裂紋或折傷，視情況進(jìn)行清除，以免帶入下一工序。
⑶鍛后熱處理質(zhì)量控制。
鍛件鍛后應(yīng)嚴(yán)格按照熱處理工藝的要求，進(jìn)行等溫正火、等溫退火或正火+高溫回火處理。
展開(kāi) 模具鋼淬火十種裂紋分析與措施
預(yù)防措施： (1)模塊應(yīng)合理鍛造，原材料長(zhǎng)度與直徑之比即鍛造比最好選在2―3之間，鍛造采用雙十字形變向鍛造，經(jīng)五鐓五拔多火鍛造，使鋼中碳化物和雜質(zhì)呈細(xì)、小，勻分布于鋼基體，鍛造纖維組織圍繞型腔無(wú)定向分布，大幅度提高模塊橫向力學(xué)性能，減少和消除應(yīng)力源； (2)選擇理想的冷卻速度和冷卻介質(zhì)：在鋼的Ms點(diǎn)以上快冷，大于該鋼臨界淬火冷卻速度，鋼中過(guò)冷奧氏體產(chǎn)生的應(yīng)力為熱應(yīng)力，表層為壓應(yīng)力，內(nèi)層為張應(yīng)力，相互抵消，有效防止熱應(yīng)力裂紋形成，在鋼的Ms―Mf之間緩冷，大幅度降低形成淬火馬氏體時(shí)的組織應(yīng)力。當(dāng)鋼中熱應(yīng)力與相應(yīng)應(yīng)力總和為正(張應(yīng)力)時(shí)，則易淬裂，為負(fù)時(shí)，則不易淬裂。充分利用熱應(yīng)力，降低相變應(yīng)力，控制應(yīng)力總和為負(fù)，能有效避免橫向淬火裂紋發(fā)生。CL-1有機(jī)淬火介質(zhì)是較理想淬火劑，同時(shí)可減少和避免淬火模具畸變，還可控制硬化層合理分布。調(diào)正CL-1 淬火劑不同濃度配比，可得到不同冷卻速度，獲得所需硬化層分布，滿(mǎn)足不同模具鋼需求。
3弧狀裂紋
常發(fā)生在模具棱角角、缺口、孔穴、 凹模接線飛邊等形狀突變處。這是因?yàn)椋慊饡r(shí)棱角處產(chǎn)生的應(yīng)力是平滑表面平均應(yīng)力的10倍。另外， (1)鋼中含碳(C)量和合金元素含量愈高，鋼Ms點(diǎn)愈低，Ms點(diǎn)降低2℃，則淬裂傾向增加1．2倍，Ms點(diǎn)降低8℃，淬裂傾向則增加8倍； (2)鋼中不同組織轉(zhuǎn)變和相同組織轉(zhuǎn)變不同時(shí)性，由于不同組織比容差，造成巨大組織應(yīng)力，導(dǎo)致組織交界處形成弧狀裂紋； (3)淬火后未及時(shí)回火，或回火不充分，鋼中殘余奧氏體未充分轉(zhuǎn)變，保留在使用狀態(tài)中，促進(jìn)應(yīng)力重新分布，或模具服役時(shí)殘余奧氏體發(fā)生馬氏體相變產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)綜合應(yīng)力大于該鋼強(qiáng)度極限時(shí)便形成弧狀裂紋； (4)具有第二類(lèi)回火脆性鋼，淬火后高溫回火緩冷，導(dǎo)致鋼中P，s等有害雜質(zhì)化合物沿晶界析出，大大降低晶界結(jié)合力和強(qiáng)韌性，增加脆性，服役時(shí)在外力作用下形成弧狀裂紋。
展開(kāi) 
淺談軌道交通裝備模鍛件的工藝升級(jí)
鍛造鉤尾框
隨著我國(guó)鐵路貨車(chē)不斷重載提速，鑄造車(chē)鉤尾框疲勞裂紋、斷裂日益增多，造成列車(chē)分離事故增加，制約了行車(chē)安全及運(yùn)輸效率的提高。2006年開(kāi)始鑄造鉤尾框改為鍛造+焊接，主體部分采用精密輥鍛和大噸位鍛造設(shè)備模鍛后壓彎復(fù)合成形技術(shù)，現(xiàn)已在鐵路貨車(chē)上大批量應(yīng)用。
疲勞強(qiáng)度高：鍛造鉤尾框產(chǎn)品比鑄造鉤尾框產(chǎn)品提高80%。
疲勞壽命高：鍛造鉤尾框產(chǎn)品比鑄造鉤尾框產(chǎn)品提高60倍。
質(zhì)量保證期大大延長(zhǎng)：鍛造鉤尾框產(chǎn)品25年，鑄造鉤尾框產(chǎn)品8年，提高了2.13倍。
鍛造車(chē)鉤尾框承載了高速重載列車(chē)12年的安全運(yùn)行。
鍛造鉤舌
車(chē)鉤鉤舌由于結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，一直采用鑄造成形工藝。澳大利亞礦石車(chē)載重量120噸/輛，使用鑄造鉤舌運(yùn)行不到一個(gè)月，就出現(xiàn)斷裂或裂紋，鍛造鉤舌被應(yīng)用。材質(zhì)同樣采用25MnCrNiMoA鋼坯，由于鉤舌結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，難以一次性鍛造成形，目前采用預(yù)制坯料，在8000t摩擦壓力機(jī)上鍛造成形，鍛造最大打擊力可達(dá)120000kN，提高了產(chǎn)品的密實(shí)度，性能大為改觀。經(jīng)機(jī)械加工、調(diào)質(zhì)熱處理，其熱處理工藝和搖動(dòng)座、鍛造鉤尾框工藝基本一致。由于鍛造鉤舌要求的抗拉、屈服強(qiáng)度更高，因此回火溫度一般采用540～550℃，力學(xué)性能指標(biāo)如表4所示：
裝用鍛造鉤舌的重載礦石車(chē)在澳大利亞運(yùn)行情況良好，相比原來(lái)的鑄造鉤舌，使用壽命大幅提高，杜絕了斷裂和早期疲勞裂紋產(chǎn)生，減少了車(chē)輛的維修更換車(chē)鉤的頻次，提高了車(chē)輛的使用效率。
鍛造前從板、鍛鋼支承座
鍛造前從板其力學(xué)性能要求與鍛造鉤舌相似，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，制造難度不大。鍛鋼支承座性能要求與鍛造上心盤(pán)類(lèi)似，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。為減少鍛鋼支承座的鍛造難度，一般使用大噸位鍛造設(shè)備、兩件產(chǎn)品錯(cuò)位布排同時(shí)鍛造成形的鍛造工藝，加工時(shí)切割分成兩件，容易鍛造成形并能節(jié)約原材料。
展開(kāi) 鋁合金分流器等溫鍛造工藝設(shè)計(jì)
加熱保溫時(shí)間合理，鋁合金塑性好，可以提高鋁合金鍛造性能。
多數(shù)鋁合金坯料保溫時(shí)間按坯料直徑或厚度1.5～2min/mm（乘以坯料直徑或厚度得到保溫所需時(shí)間）計(jì)算，而高強(qiáng)度鋁合金的加熱保溫時(shí)間應(yīng)按2～3min/mm計(jì)算。合金元素含量高的取上限，直徑或厚度較大的取上限，重復(fù)加熱時(shí)的時(shí)間可以減半。擠壓、軋制坯料加熱到鍛造溫度后是否需要保溫，以在鍛造時(shí)不出現(xiàn)裂紋為準(zhǔn)，而對(duì)于鋁鑄錠則必須保溫。
我司提交的首批300件分流器樣件，采用中頻電感應(yīng)加熱后直接鍛打，機(jī)加工發(fā)現(xiàn)一件內(nèi)部裂紋（圖6）。經(jīng)東風(fēng)公司工藝研究所分析，認(rèn)為與加熱質(zhì)量有關(guān)，因此決定采購(gòu)帶強(qiáng)制空氣循環(huán)裝置和自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度的電阻爐加熱，再?zèng)]出現(xiàn)過(guò)類(lèi)似質(zhì)量問(wèn)題。
圖6 心部裂紋件
⑷鍛造。
鋁合金鍛造有以下特點(diǎn)：
1)鋁合金鍛造時(shí)摩擦系數(shù)大，粘附力強(qiáng)，所以鋁合金的流動(dòng)性相對(duì)其他合金的流動(dòng)性較差，在鍛造時(shí)必須要有較好的潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑的好壞會(huì)影響鍛造力、鍛造缺陷、晶粒流線等。鋁合金鍛造通常用的潤(rùn)滑劑是高純度微粒石墨制成的油性潤(rùn)滑劑。
2)鋁合金的臨界變形程度為12%～15%，終鍛溫度下的變形程度應(yīng)控制在小于12%或大于15%。否則鋁合金鍛件容易產(chǎn)生大晶粒；此外，模具表面粗糙，變形不均勻，終鍛溫度低，淬火溫度高、時(shí)間長(zhǎng)等都會(huì)導(dǎo)致大粗晶產(chǎn)生。一般而言，對(duì)于采用液壓機(jī)生產(chǎn)的鋁合金鍛件，模具表面粗糙度要求Ra0.4μm，對(duì)于熱模鍛壓力機(jī)，由于鍛打速度比較快，加上油性潤(rùn)滑劑的作用，鍛模表面粗糙度在Ra1.6μm即可。
3）由于鋁合金的導(dǎo)熱性好，鍛造溫度范圍很窄，如果模具沒(méi)有預(yù)熱，或預(yù)熱溫度不夠也會(huì)引起裂紋產(chǎn)生，因此要對(duì)鍛造工具和鍛模充分預(yù)熱。為此，我們開(kāi)發(fā)出采用天然氣在線烤模的方式，保證模具溫度始終在430℃左右，與坯料溫度基本一致，實(shí)現(xiàn)鋁合金的等溫鍛造。
展開(kāi) 