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鍛造變形對鍛件力學性能異向性的影響

編輯:河北辰龍鍛造有限公司  時間:2019-03-07

軸類鍛件鍛造鋼錠時,當樹枝晶沿著主變形方向變形的同時,晶界上夾雜物和化合物的形態也隨著發生變化。其中脆性的矽酸鹽、氧化物、碳化物和氮化物等在變形時被破碎,順著金屬主變形方向伸長,呈帶狀分布,形成纖維組織(或稱流線)。大多數類型的雜質和化合物再結晶後,沿主變形流動方向的分布不發生改變,而使金屬組織具有一定的方向性。

形成金屬纖維組織的內因是金屬內存在雜質和化合物等,外因是金屬沿某一方向有足夠大的變形程度(鍛比)。當只有拔長操作時,在鍛比大于2時便可能出現纖維組織。如先镦粗後拔長,鍛比要達到4以後才能出現纖維組織。變形程度越大,纖維方向越明顯。

軸類鍛件

纖維組織的出現,使金屬的性能在不同方向上有明顯的差異,即各向異性。一般地,沿著纖維方向的力學性能優于垂直纖維方向的力學性能。鋼錠镦粗時,由于金屬沿徑向流動,結果形成徑向纖維。隨著镦粗比的增大,沿纖維方向(即徑向)的力學性能得到提高,而垂直纖維方向(即軸向)所有性能降低。

所以,縱向性能要求較高的鍛件,最好采取直接拔長成形。如果鍛件縱向和橫向性能都要求較高,則應采取镦粗和拔長結合的工藝成形,即先镦粗50%,然後進行拔長。與單一拔長相比,雖然縱向性能指標有些下降,但橫向性能提高,結果鍛件的異向性減小。如果鍛比大于指定範圍,隨著拔長鍛比增大,镦粗提高橫向力學性能的效果將逐漸消失。當鋼錠拔長鍛比已經大于%時,想通過镦粗來提高切向力學性能是徒勞的。對于同一軸類鍛件而言,镦粗只會使拔長鍛比增大,其結果是鍛造纖維組織更加明顯,造成切向性能進一步惡化。一般情況下,镦粗鍛比和拔長鍛比大致相等時,镦粗可以明顯地提高軸類鍛件的切向性能。由此可見,流線在鍛件中的分布狀況,直接影響著力學性能的異向性。而鍛件的流線分布又取決于鍛造的變形工藝。因此,在制訂鍛件的鍛造變形工藝時,應根據零件的受力和破壞情況,正確控制鍛件的流線分布。

軸類鍛件

對以軸向受載爲主的鍛件,如水壓機立柱,在鍛造時,要形成以軸向纖維爲主的纖維流向;對以切向受載爲主的鍛件,如扭力軸,在鍛造時,要形成以徑向纖維爲主的纖維流向;對于受力比較複雜的鍛件,如汽輪機轉子;電機主軸等,考慮到它們對各方向的性能都有要求,因此鍛件不能形成明顯的纖維流向。

 


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