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結構鋼法蘭的缺陷組織有哪些?如何防止?
結構鋼在加熱和冷卻過程中有同素異構轉變,鍛件的使用性能主要靠最終熱處理工藝來保證。另外,鍛造過程中的某些缺陷也可以用鍛后熱處理(如正火、退火等)予以消除或改善。
(1)結構鋼法蘭鍛造過程中的質量問題加熱過程中的主要缺陷是氧化、脫碳、過熱、過燒。鍛件過熱后在低倍上表現為粗晶。 多數合金結構鋼鍛件過熱后沿原高溫奧氏體晶界有析出相,并常常呈現穩定過熱。馬氏體鋼和貝氏體鋼鍛件過熱后,由于組織遺傳的原因,常產生低倍粗晶。結構鋼過熱后的斷口,按過熱的程度和檢驗狀態不同,有粗晶斷口、萘狀斷口和石狀斷口等。
結構鋼一般都具有較好的塑性,鍛造過程中的開裂主要是由下列因素引起的:①鋼錠和鋼材中的冶金缺陷;②加熱過程中由于滲硫、滲銅、滲錫等原因,在晶界上存在有低熔點相;③鍛造操作不當。
鍛造變形工藝不當時,可能引起折疊、流線分布不符合要求等缺陷。終鍛溫度偏低時,可能在鍛件內引起帶狀組織。
結構鋼在冷卻過程中由于有相變,能引起組織應力。結構鋼大鍛件,當含氫最較高,且鍛后冷卻工藝不當時,常易產生白點。
(2)防止脫碳的對策主要有以下幾方面:
①法蘭加熱時,盡可能地降低加熱溫度及在高溫下的停留時間,合理地選擇加熱速度以縮短加熱的總時間;
②造成及控制適當的加熱氣氛,使呈現中性或采用保護性氣體加熱,為此可采用特殊設計的加熱爐(在脫氧良好的鹽浴爐中加熱,要比普通箱式爐中加熱的脫碳傾向小);
③熱壓力加工過程中,如果因為一些偶然因素使生產中斷, 應降低爐溫以待生產恢復,如停頓時間很長,則應將坯料從爐內取出或隨爐降溫;
④進行冷變形時盡可能地減少中間退火的次數及降低中間退火的溫度,或者用軟化回火代替高溫退火。進行中間退火或軟化回火時,加熱應在保護介質中進行;
⑤高溫加熱時,鋼的表面利用覆蓋物及涂料保護以防止氧化和脫碳;
⑥正確的操作能增大工件的加工余量,以使脫碳層在加工時能完全去掉。
(3)防止晶粒粗大的措施
①采用適當的變形程度和變形溫度也能達到細化晶粒的目的,例如在設計模具和選擇坯料形狀、尺寸時,既要使變形量大于臨界變形程度,又要避免出現因變形程度過大而引起的激烈變形區,并且模鍛時應采用良好的潤滑劑,以改善金屬的流動條件,使其變形均勻。
法蘭的晶粒度主要取決于終鍛溫度下的變形程度。
鍛造時應恰當控制最高熱加工溫度(既要考慮到加熱溫度,也要考慮到熱效應引起的升溫),以免發生聚合再結晶。如果變形量較小時,應適當降低熱加工溫度。
終鍛溫度一般不宜太高,以免晶粒長大,但是對于高溫合金等無同素異構轉變的材料,終鍛溫度又不宜太低,不應低于出現混合變形組織的溫度。
②采用鍛后正火(或退火)等相變重結晶的方法來細化晶粒。 必要時利用奧氏體再結晶規律進行高溫正火來細化晶粒。
③將材料加熱到相變點以上,并迅速冷卻,這樣反復數次的急熱急冷可以獲得超細晶粒。急熱時,在獲得一定過熱度的情況下,可產生大量晶核。急冷使晶核不能迅速長大。例如GCrl5材料快速加熱到800?850℃:用冷鹽水冷卻,反復四次可獲得超細晶粒。
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