油缸活塞锻件

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锻造工艺与锻件组织的性能关系

2020-05-21 18:18:44

  (1)钢锭的加热
  钢锭脱模后,最 好趁热装炉,否则钢锭在冷却至室温的过程中会由于热应力和组织应力的作用而导致其内部缺陷扩大甚至断裂。热送、热装还有利于节能。

  钢锭为了进行锻造而加热的主要工艺参数为加热温度和保温时间。通常,钢的变形抗力随加热温度的升高而降低。为使钢锭易于锻造变形叉不致引起过热或过烧,一般均根据具体的钢种和将要达到的锻造比来选定合适的加热温度。

  将钢锭在高温下保温除了使钢锭各部分温度均匀外,还起到高温扩散(退火)的作用,能部分消除钢锭的枝晶偏析。放射性同位索磷研究高温扩散效果的结果,试料为含0.42%c、0.021%p的40 kg钢锭,用数字表示均匀化程度,1表示完全均匀化。加热温度对均匀化的作用比保温时间大。而经过截面缩小70%的锻造后.退火前的均匀化程度已由铸态的2.4-4改善到1.2—1.5.这是由于在高温下锻造时,枝晶组织被打碎,晶粒被拉长,缩短了扩散的途径,从而获得了良好的均匀化效果。

  可见,高温扩散是提高锻件质量的一个重要的锻造工艺因素,在制订锻造工艺和分析锻造缺陷时应予以足够的重视,并充分利用和发挥这个过程的有利作用。

  (2)锻造比
  锻造比是钢锭锻造工艺中的一个极其重要的物理量.是衡量锻件塑性变形程度的指标,合理的锻造比是确保锻件尤其是大锻件质量的重要因素之一。

  因为锻造比是衡量塑性变形程度的指标,而变形程度直接影响钢锭铸态组织改造和冶金缺陷锻合的效果,从而最终影响锻件的热处理工艺性能和力学性能,所以锻造比的大小与锻件的组织结构和力学性能之间存在着密切的关系。

  钢锭拔长时锻造比对锻件性能影响的典型情况。由图可见,随着锻造比的增加,将产生不同程度的组织变化。当锻造比为1.5 -3.0时,铸态组织破碎,气孔、疏松锻合,使组织致密,强度提高。但当拨长的锻造比大于3时,锻造纤维越来越明显,横向塑性和韧性逐渐降低,而纵向的塑性、韧性则基本保持不变,即锻件出现明显的各向异性。

  对横向性能要求较高的重要锻件,可以采用一次或两次中间镦粗的锻造方法,以期用直径较小的钢锭达到较大的锻造比而不致使横向性能降低过多。

  上述锻造比是就整个锻件而盲的,是锻件的总锻造比。而在实际生产中,锻件截面上各处的塑性变形程度是很不均匀的。若锻件中心部位的塑性变形足够大,锻件组织得以彻底改造,缺陷得以锻合时,就称作锻透。为保证锻透,首先必须有足够大的锻造比。但是锻透还与锻造时的应力状态有关,正确的应力状态应该使锻件中心处于各向压应力状态,否则,若中心区产生拉应力,不仅不能锻透,还易造成内裂。

  具体的锻造比的大小则根据锻件类型、钢种和钢锭的大小等因素确定。

  (3)终锻温度
  普通碳素钢和低合金钢大锻件的终锻温度一般为750-800℃,考虑到锻件表面与心部存在温度差,当锻件表面温度为700~750℃时,其心部温度仍高达1 050-1 200℃。因此,为使锻件心部获得较大的变形程度,并减少火次,在保证不使被件表面锻裂的情况下应尽可能降低终锻温度。

  (4)大锻件的降温锻造法
  这种方法是将加热到1 250℃左右的钢坯在锻造前空冷或风玲,使其表面温度降低至700—800℃,但其心部温度仍为1 050 -1 200℃,然后进行小压下量锻造。由于钢坯的内外温差达300℃以上,变形阻力也就不同,结果表面变形小而心部则可获得大于总锻造比的变形,即利用较小的锻造比达到了锻透的效果。

  (5)锻造工艺对晶粒的影响
  大型钢锭的结晶组织都非常粗大,锻造可使这种粗大的初生树枝状晶体破碎,使晶粒细化。但另一方面,由丁钢的高温锻造是在再结晶温度以上进行的,锻件在高温塑性变后会接着发生再结晶过程,再结晶后晶粒的大小决定于温度、变形程度和变形速度。温度越高,再结晶后的晶粒越粗大。为此,在保证不致锻裂的情况下应尽可能降低终锻温度,以防止产生粗大的再结晶晶粒。此外,在一定的锻造温度下,存在一个临界变形度范围,所以锻造时,尤其是最后一火的变形程度应尽可能避免在临界变形度范围内。碎,使晶粒细化。但另一方面,由于钢的高温锻造是在再结晶温度以上进行的,锻件在高温塑性变形后会接着发生再结晶过程,再结晶后晶粒的大小决定于温度、变形程度和变形速度。温度越高,再结晶后的品粒越粗大。为此,在保证不致锻裂的情况下应尽可能降低终锻温度,以防止产生粗大的再结晶晶粒。此外,在一定的锻造温度下,存在一个临界变形度范围,所以锻造时,尤其是最后一火的变形程度应尽可能避免在临界变形度范围内。


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