金屬在加熱過(guò)程中受到加熱條件的限制,可能會(huì)產(chǎn)生缺陷。常見(jiàn)的缺陷有氧化、脫碳、過(guò)熱、過(guò)燒和裂紋等。

(1)氧化

加熱時(shí),工件表層金屬與爐氣中的氧化性氣體(02、CO2、 H2和SO2等)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成氧化皮,這種現(xiàn)象稱(chēng)為氧化。氧化皮的形成造成金屬材料的損耗,同時(shí)影響鍛件的質(zhì)量和爐子的壽命,在模鍛時(shí)還會(huì)加劇鍛模的磨損。鍛件每加熱一次,于氧化而造成的燒損量占坯料質(zhì)量的2% ~ 3%。

對(duì)于-般的火焰爐,減少坯料氧化的措施是在保證加熱質(zhì)量的前提下,盡量采用快速加熱的方法,縮短加熱時(shí)間,其是高溫階段的時(shí)間;盡量采用少裝料、勤裝料的操作方法;在燃料完全燃燒的情況下, 嚴(yán)格控制送風(fēng)量,以免爐內(nèi)氧過(guò)剩,產(chǎn)生過(guò)多的氧化皮;或采用中性、還原性氣氛加熱等。

(2)脫碳

鋼材在加熱過(guò)程中,其表層的碳與爐氣內(nèi)的氧化性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),造成鋼材表層中碳元素的燒損而降低表層的含碳量,這種現(xiàn)象稱(chēng)為脫碳。鋼材脫碳后,其表層的性質(zhì)變軟,強(qiáng)度和耐磨性降低。對(duì)于重要零件和精密鍛件是不允許有脫碳層存在的。如果脫碳層的深度小于鍛件的加工余量,則脫碳層會(huì)被后續(xù)的切削加工除去,對(duì)零件使用性能不構(gòu)成危害,否則就會(huì)嚴(yán)重影響零件的使用性能。

減少坯料脫碳的措施是加熱前在坯料的表面涂保護(hù)涂料;控制爐內(nèi)氣氛中氧和氫的含量;采用快速加熱的方法,縮短高溫階段的加熱時(shí)間,加熱好的坯料盡快出爐鍛造等。

(3)過(guò)熱

當(dāng)坯料加熱溫度過(guò)高或在高溫下停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng),使組織晶粒顯著長(zhǎng)大變粗的現(xiàn)象稱(chēng)為過(guò)熱。過(guò)熱的坯料鍛造時(shí)容易產(chǎn)生裂紋,鍛后組織的晶粒仍粗大,降低了材料的力學(xué)性能。坯料過(guò)熱主要與加熱溫度有關(guān)。當(dāng)溫度未達(dá)到過(guò)熱溫度時(shí),加熱時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)晶粒顯著粗化的影響并不大。對(duì)過(guò)熱所造成的粗晶粒組織,可用再次鍛造或正等熱處理方法消除,但會(huì)增加工序、降低生產(chǎn)效率并提高成本,故在鍛造時(shí)要嚴(yán)格控制加熱溫度和時(shí)間,防止出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。

(4)過(guò)燒

當(dāng)坯料加熱溫度接近或超過(guò)其固相線(xiàn)時(shí),坯料組織的晶界出現(xiàn)氧化及熔化的現(xiàn)象稱(chēng)為過(guò)燒。過(guò)燒的材料-經(jīng)鍛打即會(huì)碎裂 ,無(wú)法挽救的缺陷。避免坯料過(guò)燒的方法是嚴(yán)格控制鍛造加熱溫度。一般鋼材的加熱溫度必須低于其熔點(diǎn)100°C以上,合金鋼的加熱溫度還應(yīng)更低-些。

(5)裂紋

大型鍛件或?qū)嵝阅茌^差的金屬材料在加熱時(shí),若加熱速度過(guò)快,坯料內(nèi)外溫差較大,會(huì)鏟生很大的熱應(yīng)力,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致坯料內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。裂紋也是無(wú)法挽救的缺陷。

為防止裂紋產(chǎn)生,對(duì)于大型鍛件或?qū)嵝阅茌^差的金屬材料,要防止坯料入爐溫度過(guò)高和加熱速度過(guò)快, 一般應(yīng)采取預(yù)熱措施。

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