锻后冷却常见缺陷解析课件.ppt

主讲教师：张宠元,其他金属材料成型技术课程,锻后冷却常见缺陷,包头职业技术学院,其他金属材料成型技术课程,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,锻后冷却时常见缺陷概述,1,1,目 录,3,3,一、锻后冷却的概念,其他金属材料成型技术课程,所谓锻后冷却是指结束锻造后从终锻温度冷却到室温的过程；对于一般钢料的小锻件锻后可直接放在地上空冷；但对合金钢锻件或大锻件，则应考虑合金元素含量和断面尺寸大小来确定合适的冷却规范，否则容易产生各种缺陷。,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,二、锻后冷却时常见缺陷概述,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,其他金属材料成型技术课程,裂 纹,锻件在冷却过程中，由于温度应力、组织应力以及残余应力之和超过材料的强度极限而形成裂纹。,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,其他金属材料成型技术课程,网状碳化物,过共析钢、轴承钢、奥氏体不锈钢在锻后冷却时易产生网状碳化物。,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,其他金属材料成型技术课程,白点是一种内部缺陷，在钢的纵向呈圆形或椭圆形的银白色斑点。合金钢白点的色泽光亮，碳素钢白点较暗。白点横向呈细小的裂纹，呈纯脆性。,白 点,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,其他金属材料成型技术课程,其他金属材料成型技术课程,锻件在加热和冷却过程中都会产生内应力。而且由于锻件冷却后期强度较低且呈弹性状态，因此冷却内应力的危险性比加热内应力更大。内应力是由温度应力、组织应力和锻造变形不均引起的残余应力。,产生原因,三、常见缺陷详细介绍,1.裂纹,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,初期：表层受拉应力、心部受压应力。冷却后期：心部受拉应力，表层受压应力。锻件冷却过程中轴向温度应力变化和分布示意图如图1所示。,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,其他金属材料成型技术课程,裂纹的产生原因温度应力,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,其他金属材料成型技术课程,a)软钢锻件 b)硬钢锻件 1-表面应力 2-心部应力图1 锻件冷却过程中轴向温度应力的变化和分布,由于相变前后组织的比容不同而产生。冷却时的组织应力：三向应力状态，且切向应力最大，这就是有时引起表面纵裂的原因之一。,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,其他金属材料成型技术课程,裂纹的产生原因组织应力,图2 锻件冷却过程组织应力（切向）的变化和分布,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,其他金属材料成型技术课程,加热后的钢料在锻造过程中，由于变形不均或加工硬化所引起的内应力，如未能及时得到再结晶软化将其消除，便会在冷却终了时保留下来构成残余应力。残余应力在锻件内的分布根据变形不均的情况而有所不同，可能是表面为拉应力，心部为压应力，或者与此相反。,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,其他金属材料成型技术课程,裂纹的产生原因残余应力,其他金属材料成型技术课程,2.网状碳化物,过共析钢和轴承钢终锻温度高并在锻后缓冷时，特别是在Arm-Ar1区间缓冷，将由奥氏体中大量析出二次碳化物，这时碳原子由于具有较大的活动能力和足够的时间扩散到晶界，于是沿着奥氏体晶界形成网状碳化物。奥氏体不锈钢（如1Cr18Ni19、1Cr18Ni19Ti等）在800-550范围内缓冷时，有大量含铬的碳化物沿晶界析出形成网状碳化物。,产生原因,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,其他金属材料成型技术课程,当网状碳化物较严重时，用一般热处理方法不易消除，使材料得冲击韧性降低，热处理淬火时常引起龟裂。奥氏体不锈钢（如1Cr18Ni19、1Cr18Ni19Ti等）这类钢由于碳化物的析出使晶界出现贫铬现象，导致了抗晶间腐蚀能力的降低。,危 害,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,其他金属材料成型技术课程,一般认为是由于钢中的氢和组织应力共同作用的结果。冷却速度愈快时，它们的作用愈显著。而锻件尺寸愈大，白点也愈易形成。因此锻造白点敏感性钢的大锻件时（如前面提到的电站转子和叶轮），应特别注意冷却速度。,产生原因,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,3.白点,其他金属材料成型技术课程,白点的存在对钢的性能极为不利，使钢的力学性能降；热处理时易使零件产生淬火开裂；使用时易造成零件断裂。,危 害,职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库,