锻件缺陷分析

(1)氧化

金属坯料在加热时与炉中氧化性气体反应生成氧化物的现象称为氧化。氧化皮的产生，不但造成金属的烧损，而且降低锻件表面质量和尺寸精度。当氧化皮压入锻件内深度超过机械加工余量时，能导致锻件报废。

(2)脱碳

加热时金属坯料表层的碳与氧等介质发生化学反应造成表层碳元素降低的现象称为脱碳。脱碳会使表层硬度下降，耐磨性降低。如脱碳层厚度小于机械加工余量，不会对锻件造成危害；反之则影响锻件质量。采用快速加热、在坯料表层涂保护涂料、在中性介质或还原性介性中加热都能减缓脱碳。

(3)过热

金属坯料由加热温度过高或高温下保温时间太长引起晶粒粗大的现象称为过热。过热会使坯料塑性下降，锻件的力学性能降低。为此，要严格控制加热温度，尽可能缩短高温阶段的保温时间来预防过热的产生。

(4)过烧

金属坯料加热温度超过始锻温度过多，使晶粒边界出现氧化及熔化的现象称为过烧。过烧后，材料的强度严重下降，塑性很差，一经锻打即破碎变成废料，是无法挽救的。因此，要严格执行正确的操作规范。

(5)裂纹

大型锻件加热时，如果装炉温度过高或加热速度过快，则锻件心部与表层温差过大，造成内应力过大，导致产生裂纹。因此，对大型锻件加热时，要防止装炉温度过高和加热速度过快，一般应采用防热措施。

锻件热处理按其热处理的目的不同可分为两组。

1)重量范围大。锻件有小到几克至大到几百吨

2)比铸件质量高。锻件的力学性能比铸件好，能承受大的冲击力作用和其他重负荷，所以，凡是一些重要的、受力大的零件都采用锻件。

对于高碳化物钢而言，锻件比轧材质量好。如高速钢轧材只有经过改锻后才能满足使用要求。特别是高速钢铣刀必须进行改锻。

3)重最轻。在保证设计强度的前提下，锻件比铸件的重量轻，这就减轻了机器自身的重量，对于交通工具、飞机、车辆和字宙航撩器械有重要的意义。

4)节约原材料。例如汽车上用的静重17kg的曲轴，采用轧材切削锻造时，切屑要占曲轴重量189%，而采用模锻时，切屑只占30%，还缩短机加工工时1/6。

精密锻造的锻件，不仅可节约更多的原材料，而且也可节约更多的机加工工时。

5)生产率高。例如采用两台热模锻压力机模锻径向止推轴承，可以代替30台自动切削机床。采用顶锻自动机生产M24螺母时，六轴自动车床生产率的17.5倍。

6)自由锻造灵活性大 ，因此，一些修造厂中广泛地采用锻造方法生产各种配件。

锻造可以利用对金属坯料施加压力，使其产生塑形变形，改变其机械性能。通过锻造可消除金属的疏松。孔洞，使锻件的机械性能得以提高。 锻件具有以下用途：

①一般工业用锻件，是指机床制造业、农用机械、农具制造和轴承工业等民用工业。

②水轮发电机用锻件，像主轴和中间轴等。

③火电站用锻件，像转子、叶轮、护环主轴等。

④冶金机械，像冷轧辊、热轧辊和人字齿轮轴等。

⑤压力容器用锻件，像筒体、釜圈法兰和封头等。

⑥船用锻件，像曲轴、尾轴、舵杆、推力轴和中间轴等。

⑦锻压机械设备，像锤头、锤杆、水压机的立柱、缸体、轮轴压装机的支柱和缸体等。

⑧模块锻件，主要是热模锻锤用的锻模。

⑨汽车工业用锻件，像左、右转向节、前梁、车钩等，据统计在汽车中，锻压件占其质量的80%。

⑩机车用锻件，像车轴、车轮、板簧、机车的曲轴等，据统计，在机车中锻压件占其质量的60%。

⑪军工用锻件，像炮管、门体、炮闩支架和牵引环等，据统计，在坦克中，锻压件占其质量的65%。

锻件按加工温度分类

锻件按坯料在加工时的温度，可分为冷锻温锻和热锻。冷锻一般是在室温下加工，热锻是在高于金属坯料的再结晶温度下加工。

锻件按结构分类

锻件几何形体结构复杂程度差异，决定其模锻工艺和模具设计有明显区别，明确锻件结构类型是进行工艺设计的必要前提。业内将一般锻件分为3类，每类中再细分为3组，共9组。

第Ⅰ类——主体轴线立置于模膛成形，水平方向二维尺寸相近（圆形/回转体居多、方形或近似形状）的锻件。该类锻件模锻时通常会用到镦粗工步。根据成形难度差异细分为3组。

Ⅰ-1组：以镦粗并略带压入方式成形的锻件，如轮毂和轮缘之间高度变化不大的齿轮。

Ⅰ-2组：以挤压并略带镦粗方式及兼有挤压、压入和镦粗方式成形的锻件，如万向节叉、十字轴等。

Ⅰ-3组：以复合挤压方式成形的锻件，如轮毂轴等。

第Ⅱ类——主体轴线卧置于模膛成形，水平方向一维尺寸较长的直长轴类锻件。根据垂直主轴线的断面积的差别程度细分为3组。

Ⅱ-1组垂直主轴线的断面积差别不大（最大断面积与最小断面积之比<1.6，可不用其他设备制坯）的锻件。

Ⅱ-2组垂直主轴线的断面积差别较大（最大断面积与最小断面积之比>1.6，前方需要其他设备制坯）的锻件，如连杆等。

Ⅱ-3组端部（一端或两端）为叉形/枝丫形的锻件，除按以上两组确定是否需要制坯外，必须合理设计预锻工步，如套管叉等。

第Ⅰ、Ⅱ类锻件一般为平面分模或对称曲面分模，非对称曲面分模增加了锻件的复杂程度。

第Ⅲ类——主体轴线曲折，卧置于模膛成形的锻件。根据主体轴线走向细分为3组。

Ⅲ-1组主体轴线在铅垂面内弯曲（分模面为起伏平缓的曲面或带落差），但平面图为直长轴形（类似第Ⅱ类），一般无须设计专门的弯曲工步即可成形的锻件。

Ⅲ-2组主体轴线在水平面内弯曲（分模面一般为平面），必须安排弯曲工步才能成形的锻件。

Ⅲ-3组主体轴线为空间弯曲（非对称曲面分模）的锻件。

还有兼备两类或三类结构特征，复杂程度更高的锻件，如多数汽车转向节锻件。

锻件质量检查项目如下：

(1)几何形状与尺寸

一般锻件外形尺寸用钢尺、卡钳、样板等量具进行检测；形状复杂的模锻件可用划线方法进行精确检测。

(2)表面质量

锻件表面上若有裂纹、压伤、折叠缺陷，一般用肉眼即可发现。有时裂纹很小，折叠处不知深浅时，可在清铲后再观察；必要时可用探伤法检查。

(3)内部组织

锻件内部是否有裂纹，夹杂、疏松等缺陷，可用肉眼或用10～30倍放大镜检查锻压断面上宏观组织。生产中常用的方法是酸蚀检验，即在锻件需要检查的部位切取试样，用酸液浸蚀即可清晰地显示断面上宏观组织的缺陷的情况，如锻造流线分布、裂纹和夹杂物等。

(4)金相检验

借助于金相显微镜观察锻件断口组织状态的检验方法，可以检查碳化物分布、晶粒度和脱碳深度等项目。

(5)力学性能

力学性能检验项目主要是硬度、抗拉强度和冲击韧度。有时根据零件设计要求，还可作冷弯试验、疲劳试验等。

以上质量检查项目，有时根据设计要求和生产实际情况分别采用，有时要逐件检查，有时则按每批锻件抽检。通过质量检查，便可评定锻件是否合格 。对于有缺陷的锻件，应分析产生原因，提出预防缺陷的措施。

锻件热处理按其热处理的目的不同可分为两组。

1)重量范围大。锻件有小到几克至大到几百吨

2)比铸件质量高。锻件的力学性能比铸件好，能承受大的冲击力作用和其他重负荷，所以，凡是一些重要的、受力大的零件都采用锻件。

对于高碳化物钢而言，锻件比轧材质量好。如高速钢轧材只有经过改锻后才能满足使用要求。特别是高速钢铣刀必须进行改锻。

3)重最轻。在保证设计强度的前提下，锻件比铸件的重量轻，这就减轻了机器自身的重量，对于交通工具、飞机、车辆和字宙航撩器械有重要的意义。

4)节约原材料。例如汽车上用的静重17kg的曲轴，采用轧材切削锻造时，切屑要占曲轴重量189%，而采用模锻时，切屑只占30%，还缩短机加工工时1/6。

精密锻造的锻件，不仅可节约更多的原材料，而且也可节约更多的机加工工时。

5)生产率高。例如采用两台热模锻压力机模锻径向止推轴承，可以代替30台自动切削机床。采用顶锻自动机生产M24螺母时，六轴自动车床生产率的17.5倍。

6)自由锻造灵活性大 ，因此，一些修造厂中广泛地采用锻造方法生产各种配件。