热变形对锻件力学性能有何影响？
2021-03-06 16:00:31
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在考虑锻造温度时，要考虑毛坯与工模具接触过程中的温降，要对工模具进行预热。对难变形合金程度高的合金，应尽量采用慢速变形，并控制每一锤击或压力机的每一行程变形量，一般控制在20%左右，对速度敏感的材料，选择变形速度要同时考虑温度效应。
闭式模锻的塑性比开式模锻好，而开式模锻又比自由锻好，在自由锻工序中，型砧拔长和带圈的镦粗要比平砧拔长和不带圈镦粗更能发挥金属的塑性。
低塑性拔长时，应注意选择合适的送进比，送进比太小时，变形集中在上下部，中心都锻不透，并沿轴向产生拉应力，导致内部横向裂纹产生。在镦粗时，常用软衬垫镦粗或叠镦（用于锻薄饼形零件），以改善变形的不均匀性，防止锻件产生表面裂纹。
在考虑锻造工艺时特别是最后一火的锻造时，应尽量避免在临界变形程度下进行，以免得到粗大晶粒组织。具体来说，高温下金属塑性好，变形抗力小，应采用远大于临界变形程度的较大变形量锻造；低温修正时采用低于临界变形程度的小变形量进行局部修整。
若因温度和变形程度选择不当而得到粗大晶粒时，可利用热处理相变细化晶粒组织，但对于热处理中不发生相变的钢种，如奥氏体钢，就必须在锻造过程中获得细小而均匀的晶粒组织，因此对这样的材料在锻造时须加倍注意。由于热变形形成纤维组织，会使金属的力学性能出现异向性，即纵向力学性能指标中的A,Z,Ak比横向相应的指标大得多，两个方向上的强度Rm。Re差别不大。
热变形对力学性能的提高是有限的，研究表明：当锻比不大于5时，金属的力学性能提高较快，而且金属力学性能的异向性不明显，而当锻造比大于5时，纤维组织造成的力学性能异向性将随着锻造比的加大越来越明显地表现出来，纵向力学性能提高甚微，横向力学性能则急剧下降。因此采用过大的变形程度对锻件质量有害无益。
各种合金元素对钢的影响：a.镍（Ni）使钢具有很高的强度、塑性和抗蚀性；b.Cr能提高钢的强度和硬度，增加耐磨性和耐热性，还能显著提高钢的抗氧化性和抗蚀性；C.Mo能提高钢的强度和硬度，并略降低塑性和韧性，它最大的特点是使钢具有较高的耐热性；d.Si一般含量超过2.5%时锻造就比较困难；e.Mn会提高钢的强度，硬度增强耐磨性和抗磁性而降低韧性。
冶炼的方式：碱性平炉、酸性平炉和电炉冶炼。碱性平炉：优点是对炉料要求不高，可排除大量的硫、磷夹杂元素，但氢的含量较高。钢中的非金属夹杂物主要是氧化物和硫化物。酸性平炉：不易去除硫、磷，因此对原料要求较高，应预先进行精选。含氢量较低。钢中的非金属夹杂物主要是硅酸盐，且呈球状分布。碱性电炉冶炼：与碱性平炉冶炼相似，但周期短，不受炉气污染的影响。若以上的方法无法满足使用要求，可采用真空精炼法和电渣重溶法。
我国锻造用大型钢锭有两种规格，一种是普通锻件用的4%锥度、高径比为1.8-2.3、冒口比例为17%的钢锭；另一种是优质锻件用的11-12%锥度、高径比为1.5左右、冒口比例为20%-24%的钢锭。
锭身呈多角形的钢锭，凝固均匀，有效防止角偏析。钢锭愈大，锭身角数愈多，有八角形、十二角形和十四角形。锭身锥度的增加有利于钢液中的尖杂物和气体上浮，有利于凝固补缩和减少偏析程度。
铸锭的过程对钢锭质量有很大的影响，钢液流入盛钢桶后，为了使夹杂上浮和排除气体，必须静置一段时间。浇注分为上浇注和下浇注，下注法容易混进夹杂，因此大型钢锭普遍采用上注法。
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