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锻造变形对锻件力学性能异向性的影响

编辑:河北辰龙锻造有限公司  时间:2019-03-07

轴类锻件锻造钢锭时,当树枝晶沿着主变形方向变形的同时,晶界上夹杂物和化合物的形态也随着发生变化。其中脆性的硅酸盐、氧化物、碳化物和氮化物等在变形时被破碎,顺着金属主变形方向伸长,呈带状分布,形成纤维组织(或称流线)。大多数类型的杂质和化合物再结晶后,沿主变形流动方向的分布不发生改变,而使金属组织具有一定的方向性。

形成金属纤维组织的内因是金属内存在杂质和化合物等,外因是金属沿某一方向有足够大的变形程度(锻比)。当只有拔长操作时,在锻比大于2时便可能出现纤维组织。如先镦粗后拔长,锻比要达到4以后才能出现纤维组织。变形程度越大,纤维方向越明显。

轴类锻件

纤维组织的出现,使金属的性能在不同方向上有明显的差异,即各向异性。一般地,沿着纤维方向的力学性能优于垂直纤维方向的力学性能。钢锭镦粗时,由于金属沿径向流动,结果形成径向纤维。随着镦粗比的增大,沿纤维方向(即径向)的力学性能得到提高,而垂直纤维方向(即轴向)所有性能降低。

所以,纵向性能要求较高的锻件,最好采取直接拔长成形。如果锻件纵向和横向性能都要求较高,则应采取镦粗和拔长结合的工艺成形,即先镦粗50%,然后进行拔长。与单一拔长相比,虽然纵向性能指标有些下降,但横向性能提高,结果锻件的异向性减小。如果锻比大于指定范围,随着拔长锻比增大,镦粗提高横向力学性能的效果将逐渐消失。当钢锭拔长锻比已经大于%时,想通过镦粗来提高切向力学性能是徒劳的。对于同一轴类锻件而言,镦粗只会使拔长锻比增大,其结果是锻造纤维组织更加明显,造成切向性能进一步恶化。一般情况下,镦粗锻比和拔长锻比大致相等时,镦粗可以明显地提高轴类锻件的切向性能。由此可见,流线在锻件中的分布状况,直接影响着力学性能的异向性。而锻件的流线分布又取决于锻造的变形工艺。因此,在制订锻件的锻造变形工艺时,应根据零件的受力和破坏情况,正确控制锻件的流线分布。

轴类锻件

对以轴向受载为主的锻件,如水压机立柱,在锻造时,要形成以轴向纤维为主的纤维流向;对以切向受载为主的锻件,如扭力轴,在锻造时,要形成以径向纤维为主的纤维流向;对于受力比较复杂的锻件,如汽轮机转子;电机主轴等,考虑到它们对各方向的性能都有要求,因此锻件不能形成明显的纤维流向。

 


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