防止鍛造加熱缺陷產(chǎn)生的對策

1、防止鍛造加熱缺陷產(chǎn)生的對策   鍛造是我廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)巾的重要性工種，每年鍛造毛坯達400余t，由于加熱不規(guī)范，造成鍛件缺陷較多，嚴重時可造成廢品。經(jīng)過在日常生產(chǎn)過程與其他技術(shù)人員的研究，總結(jié)了一些鍛件缺陷形成的原因及防止方法。坯料在加熱過程中可能產(chǎn)生的缺陷有氧化、脫碳、過熱、過燒、內(nèi)部開裂等。正確的加熱應(yīng)盡量減少或防止這些缺陷的產(chǎn)生。    1 氧化缺陷       氧化是爐氣中的氧化性氣體(0：，co：，h20，so )與鐵化合，形成氧化皮，最外層是fe20，氧化皮的現(xiàn)象。形成氧化缺陷的因素有：

2、    (1)爐氣成分?；鹧婕訜釥t的爐氣通常是由以下3種氣體成分組成，即氧化性氣體(0 ，co ，h：0，so：)；還原性氣體(co，h )和中性氣體(n：)。爐氣的性質(zhì)取決于燃燒時空氣的消耗量。當供給空氣過多時，爐氣性質(zhì)為氧化性，促進氧化，形成較厚的氧化皮。相反，如供給空氣不夠時，爐氣則呈還原性，氧化皮很薄但不易去除。    (2)加熱溫度。隨著鋼的加熱溫度升高，由于氧化擴散速度加快，因此氧化過程就越劇烈，結(jié)果形成氧化皮也越厚。一般睛況，加熱溫度在低于570 600時，氧化速度很慢；當溫度超過900 oc- 950以后，氧化急劇增加

3、，到1 375 oc時，氧化皮開始熔化。    (3)加熱時間。鋼的加熱時間越長，氧化擴展量便越大，形成氧化鐵則越多。特別是加熱到高溫階段，加熱時間的影響就更    大。    (4)鋼的化學(xué)成分。當鋼質(zhì)量分數(shù)大于03時，隨著鋼含量的增加，形成的氧化皮將減少，這是因為含碳量高時，由于鋼表面的氧化過程中生成了co，可削弱氧化性氣體對鋼表面的作用。如鋼巾含有cr，ni，ai，mo等合金元素，在表面形成致密的氧化薄膜。由于這層氧化薄膜透氣性很小，能阻止氧化性氣體向內(nèi)擴散，又閃其膨脹系數(shù)和鋼接近一致，在加熱時又能

4、牢固附在鋼的表面，起到保護作川，從而減少氧化。當鋼巾nj，cr質(zhì)量分數(shù)大于13一20時，幾乎就不產(chǎn)生氧化缺陷。      氧化缺陷的危害性很大：它直接造成了鋼鐵的損耗；降低鍛件尤其是模鍛件的表面質(zhì)量；加劇工具、模具的磨損；使加熱爐底腐蝕損壞，降低它的使剛壽命。鋼料在爐內(nèi)加熱時脫落的堿性氧化皮與含酸性耐火材料的爐底發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而使爐底軟熔損失。      火焰爐加熱時為了減少氧化皮的產(chǎn)生，可采納以下措施：在保證壞料加熱質(zhì)量的前提下，盡量采=j快速加熱，以縮短加熱時間，特別是高溫階段的加熱時間；在

5、燃料完全燃燒的條件下，盡可能減少過剩氣量，以免爐內(nèi)剩余氧過多；注意減少燃氣中的水分；爐膛應(yīng)堅持不大的正壓力，防止爐外冷空氣吸入爐內(nèi)；應(yīng)盡量采納少裝、勤裝及適時出爐的操作方法；在精密模鍛與高合金、有色金屬等關(guān)鍵件的鍛造巾，可采 【h少氧化、無氧化加熱措施。    2 脫碳缺陷      脫碳是鋼表面巾的碳在高溫下與氧或氫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、生成一氧化碳或甲烷等可燃氣體被燒掉而造成的。產(chǎn)生脫碳缺陷    的兇素如下：    (1)爐氣成分。在爐氣成分巾，脫碳能力最強

6、的是h 0(汽)，其次是co：，較弱的是h 。一般在中性介質(zhì)或弱氧化性介質(zhì)巾加    熱時，可以減少脫碳，另外在爐內(nèi)空氣過剩時，脫碳減弱鋼材表面形成氧化皮較多阻礙碳的擴散。當爐內(nèi)空氣不夠時脫碳層會加深。這是因為爐內(nèi)空氣不夠時，燃燒產(chǎn)物巾會出現(xiàn)氫氣，這種氫氣在有水汽存在時是最激烈的脫碳氣體。   (2)加熱溫度的影響。鋼在氧化性爐氣中加熱，既產(chǎn)生氧化，也引起脫碳。加熱溫度在700 cc1 000 oc時，由于表面氧化皮阻礙碳擴散，因此脫碳過程比氧化要慢。隨著加熱溫度的升高，一方面氧化的速度迅速增加，另一方面脫碳的速度也加快，但此時氧化皮喪失保護作用，在達到

7、某一溫度后，脫碳就比氧化更劇烈。如gcri5鋼在1 100 oc-l 200溫度時，產(chǎn)生激烈脫碳現(xiàn)象。       (3)加熱時間。鋼的加熱時間越長，脫碳層厚度則越厚。但兩者不成正比關(guān)系，當厚度達到一定值后，脫碳速度將逐漸減慢。例如高速鋼在l 000的高溫經(jīng)o5 h，其脫碳層深度為o4 mm，保溫4h為1 mm，保溫12 h為12mm。    (4)鋼的化學(xué)成分。鋼的化學(xué)成分對脫碳影響很大。鋼中含碳量越高，脫碳傾向就越大。w，a1，si，co等元素使鋼脫碳增加，而cr，mn等元素則能阻止鋼的脫碳。脫碳缺陷

8、的危害性很大：由于鋼表面層含碳量降低，將使制成的零件表面的強度和耐磨性降低；使零件疲憊強度降低，零件在長期交變應(yīng)力的作用下會產(chǎn)生疲憊斷裂。但如果脫碳層的深度沒有超過鍛件的機械加工余量，則脫碳層可隨切屑一起除去而無危害。      減少脫碳缺陷的方法有：采片j快速加熱，控制加熱時間，尤其是要縮短在高溫下的保溫時問；加熱前坯料表面涂上保護涂層，如石墨粉與小玻璃混合劑，硼砂小浸液，玻璃粉涂料等；縮短高溫階段的加熱時間，使加熱好的坯料及時fji爐鍛造；在保護氣體中加熱。    3 過熱缺陷   

9、; 鋼料加熱時由于加熱溫度超過某一溫度，或在高溫下保溫時間過長，引起奧氏體品粒 著粗化的現(xiàn)象稱為過熱。產(chǎn)生過熱缺陷的主要因素是加熱溫度與保溫時間。加熱溫度越高，品粒越粗大。通常把品粒開始急劇長大的溫度稱為晶粒長大的l臨界溫度，并視為該種金屬的過熱溫度。鋼的過熱溫度與其化學(xué)成分有關(guān)。如鋼巾含鈦、鎢、釩、鈮等元素能減少過熱傾向；而碳、錳、硫、磷等元素能增加鋼的過熱傾向。      過熱缺陷會引起以下問題：過熱缺陷嚴重的鋼，鍛造時邊角可能產(chǎn)生裂痕；一般性熱的鋼并不影響鍛造，但是過熱鋼鍛造的鍛件，品粒度仍比正常鍛件的品粒粗大，使鍛件機械性能降低；過熱鋼

10、鍛造的鍛件淬火時，容易引起變形和開裂。      為了補救過熱缺陷，如果條件同意，可用再次鍛造或調(diào)質(zhì)、正火等處理方法使品粒細化。但是一些cr，ni含量高的合金鋼，產(chǎn)生過熱后是無法用熱處理改正的。總之，嚴格控制鋼料的加熱溫度和保溫時間，是防止過熱的最好措施。    4 過燒缺陷    當鋼料加熱到近熔點時，不僅奧氏體品粒粗大而且爐中氧化性氣體滲入品間，使品問物質(zhì)如fe，c，s發(fā)生氧化，形成易熔共晶體氧化物，破壞了品粒問的聯(lián)系，這種現(xiàn)象稱為過燒。過燒的鋼料，強度很低，失去塑性，不能鍛造，一

11、擊便破裂成碎塊。它的斷口品粒粗大，呈淺藍色?？梢姡^燒鋼料是不可補救的廢品，只有回爐重新冶煉。      防止過燒缺陷應(yīng)采用以下措施：嚴格控制加熱溫度，鋼料的最高加熱溫度至少應(yīng)比溶點低to0 oc，大致可認為，低碳鋼加熱溫度不應(yīng)該超過1 300一1 500；高碳鋼不超過1 2001 150；控制爐內(nèi)的氣體成分，盡量減少過剩的空氣量；坯料與噴火口堅持一定距離，不得使火焰與坯料直接接觸，以防局部過燒；采納電阻加熱爐時，坯料離電阻絲的距離不應(yīng)小于100 mm，以免局部過燒。    5 內(nèi)部開裂缺陷    鋼料加熱時，由于表面溫度先升高，巾心溫度后升高，這樣使鋼料表面的熱膨脹大于巾心部分，在中心部分便引起三向拉    應(yīng)力。這種由于溫度不均勻而引起的內(nèi)應(yīng)力稱為溫度應(yīng)力。鋼料斷面越大(例如大鋼錠)，加熱速度越快，溫度應(yīng)力就