各類金屬常見缺陷

1、各類金屬材料常見缺陷與對(duì)策一、高溫合金鍛件常見的缺陷與對(duì)策      （一）概述     高溫合金主要用于制造燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零件，如渦輪葉片、渦輪盤、承力環(huán)、火焰筒安裝座等。此類零件不僅要求具有很高的高溫性能和良好的疲勞性能，而且要求具有抗氧化、抗腐蝕性能和一定的塑性。     變形高溫合金可分為鐵基、鎳基和鈷基合金三類，這里主要介紹前兩類。    我國(guó)常用的合金牌號(hào)有GH30、 GH32、 GH33、 GH34、 GH36、 GH37、

2、GH43、GH49、GH130、GH135、GH140和GH220等。其中GH34、GH36、GH130、GH135、GH140是鐵基高溫合金，其余的是鎳基高溫合金。在這些高溫合金中含有大量的Cr、Ni、Ti、Al、W、Mo、V、Co、Nb、B、Ce等合金元素。就鐵基高溫合金來說，加人較多的Cr是為保證合金在高溫下的抗氧化能力；加人較多的鎳，一方面是為保證得到奧氏體基體，另一方面是與鈦、鋁生成合金的主要強(qiáng)化相Ni3（Ti、Al），還有一個(gè)方面是鎳和鉻配合使用能夠提高合金的抗氧化能力；加人高熔點(diǎn)的金屬元素如W、Mo、V、Co等來提高合金的再結(jié)晶溫度；加入W、MO、V、Nb等強(qiáng)烈的碳化物形成元素和

3、合金中微量的碳作用，生成高度分散的高熔點(diǎn)的碳化物粒它們主要分布在晶界處，是強(qiáng)化相；加入硼是為了生成硼和金屬元素間的硼化物，硼化物分布在晶界處，是強(qiáng)化晶界的主要強(qiáng)化相；鈰的加入是為了進(jìn)一步清除液態(tài)合金中的雜質(zhì)元素，因而使合金晶界處得到凈化，有較緊密的結(jié)合，有較高的強(qiáng)度。    我國(guó)高溫合金特別是鎳基耐熱合金的冶煉方法主要是電弧爐、電弧爐+真空自耗、電弧爐+電渣重熔。為了提高合金的純度以提高合金的性能，往往采用電弧爐+真空自耗。但該種冶煉方法往往由于雜質(zhì)少，易出現(xiàn)粗晶缺陷。    耐熱合金鑄錠中存在的冶金缺陷較多，例如鑄錠中柱狀組織較為發(fā)

4、達(dá)，存在顯微疏松和枝狀疏松以及各種宏觀及微觀不均勻組織，致使鑄態(tài)合金的性能較低，經(jīng)過熱塑性變形后合金的性能有較大提高，隨總變形程度增大，高溫合金縱向纖維試樣的力學(xué)性能，也和普通結(jié)構(gòu)鋼一樣有規(guī)律地提高，但其橫向試樣的力學(xué)性能不像結(jié)構(gòu)鋼那樣劇烈下降，而是變化較小。這是由于：具有均勻固溶體的單相高溫合金，在變形及隨后的再結(jié)晶所獲得的晶體位向與主變形方向僅有較小的重合，這就減小了纖維縱向和橫向力學(xué)性能之間的差別。而結(jié)構(gòu)鋼通常具有多相組織，在塑性變形過程中所獲得的縱向上的方向性組織在再結(jié)晶后仍部分地保留下來，加之結(jié)構(gòu)鋼的雜質(zhì)較多，它們沿縱向被拉長(zhǎng)，這就使得其縱向和橫向性能間的差別較大。 

5、60;   為了獲得較高的力學(xué)性能，高溫合金的總壓縮比通?？刂圃?10范圍內(nèi)。    晶粒尺寸對(duì)高溫合金的性能有較大影響，從室溫力學(xué)性能的角度看，晶粒愈細(xì)愈好。例如GH135合金，當(dāng)晶粒度從 46級(jí)細(xì)化到 79級(jí)時(shí)，室溫疲勞強(qiáng)度從 290MPa提高到400MPa，但從高溫性能角度看，晶粒適當(dāng)粗些可使晶界總面積減少，有利于提高合金的持久強(qiáng)度。對(duì)于高溫合金來說，晶粒大小不均勻是最有害的，它將使持久強(qiáng)度和抗蠕變強(qiáng)度顯著降低。因此，綜合晶粒度對(duì)室溫和高溫性能的影響，取均勻適中晶粒為宜。    高溫合金鍛件晶粒的最終尺寸除與

6、固溶溫度等有關(guān)外，還與固溶前鍛件的組織狀態(tài)有很大關(guān)系。如果鍛后是未再結(jié)晶的組織而且處于臨界變形程度時(shí)，固溶處理后將形成粗大晶粒；如果鍛后是完全再結(jié)晶組織，固溶處理后一般可以獲得較細(xì)較均勻的晶粒；如果鍛后是不完全再結(jié)晶組織，固溶處理后晶粒將是大小不均勻的。鍛件的組織狀態(tài)取決于鍛造溫度和變形程度，應(yīng)注意控制。    高溫合金的鍛造特點(diǎn)是：     1.塑性低    高溫合金由于合金化程度很高，具有組織的多相性且相成分復(fù)雜，因此，工藝塑性較低。特別是在高溫下，當(dāng)含有s、Ph、Sn等雜質(zhì)元素時(shí)，往往削弱

7、了晶粒間的結(jié)合力而引起塑性降低。     高溫合金一般用強(qiáng)化元素鋁、鈦的總含量來判斷塑性高低，當(dāng)總含量6（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，塑性將很低。鎳基高溫合金的工藝塑性比鐵基高溫合金低。高溫合金的工藝塑性對(duì)變形速度和應(yīng)力狀態(tài)很敏感。有些合金鑄錠和中間坯料需采用低速變形和包套鐓粗，包套軋制，甚至包套擠壓才能成形。    2.變形抗力大    由于高溫合金成分復(fù)雜，再結(jié)晶溫度高，再結(jié)晶速度慢，在變形溫度下具有較高的變形抗力和硬化傾向。變形抗力一般為普通結(jié)構(gòu)鋼的47倍。    3.鍛造

8、溫度范圍窄    高溫合金與碳鋼相比，熔點(diǎn)低，加熱溫度過高容易引起過熱、過燒。若停鍛溫度過低，則塑性低、變形抗力大，且易產(chǎn)生冷熱混合變形導(dǎo)致鍛件產(chǎn)生不均勻粗晶。因此，高溫合金鍛造溫度范圍很窄，一般才200左右。而鎳基耐熱合金的鍛造溫度范圍更窄，多數(shù)在100150，有的甚至小于100。    4.導(dǎo)熱性差    高溫合金低溫的熱導(dǎo)率較碳鋼低得多，所以，一般在700800范圍需緩慢預(yù)熱，否則會(huì)引起很大的溫度應(yīng)力，使加熱金屬處于脆性狀態(tài)。    （二）鍛造過程中常見的缺陷與對(duì)策&#

9、160;   高溫合金鍛件，除了因原材料冶金質(zhì)量不良引起的非金屬夾雜、異金屬夾雜、帶狀組織。分層、碳化物堆積、點(diǎn)狀偏析、殘留縮孔和疏松等缺陷外，由于鍛造工藝不當(dāng)經(jīng)常出現(xiàn)的缺陷有下面幾種：    1.粗晶    粗晶是指在鍛件中存在有晶粒粗大或晶粒大小不均勻的組織。它是高溫合金鍛件中最常見M一種缺陷。粗晶使材料的疲勞和持久性能明顯下降。渦輪葉片、渦輪盤等重要零件，對(duì)粗晶均有嚴(yán)格要求。粗晶產(chǎn)生的主要原因有：變形溫度低于或接近于合金再結(jié)晶溫度；加熱溫度過高，變形程度小（處于臨界變形程度范圍內(nèi)）或變形不均勻，以及合金成分控

10、制不當(dāng)?shù)?。具體介紹如下。    鍛造加熱溫度過高或原始晶粒過大，鍛造時(shí)變形分布不均勻或變形小的部分落人臨界變形范圍；或鍛造溫度過低，形成冷熱混合變形，固溶處理后在鍛件體內(nèi)將產(chǎn)生晶粒大小不均勻。防止的對(duì)策是控制好加熱和鍛造溫度；改善坯料形狀，使模鍛時(shí)各斷面變形盡量均勻一致；以及采用原始晶粒度小的坯料等。    鍛造時(shí)如表層金屬變形程度小，落人臨界變形范圍或終鍛時(shí)鍛件表面溫度低于合金的再結(jié)晶溫度，留下加工硬化痕跡，固溶處理后將產(chǎn)生表面粗大晶粒。防止的對(duì)策是將模具預(yù)熱溫度提高到350，操作工具預(yù)熱至150，采用效果良好的潤(rùn)滑劑，加快操作，防

11、止悶?zāi)Ｊ菇饘俦砻鏈囟燃眲∠陆?，最好整個(gè)模鍛操作時(shí)間不超過10s。    在其它條件正常的情況下如固溶溫度過高將產(chǎn)生鍛件整體粗晶。    當(dāng)合金中存在鈦氨化合物、硼氮化合物等，形成偏析時(shí)，這些化合物偏析都阻礙晶粒長(zhǎng)大，因此，鍛件中有這類偏析的部分，具有細(xì)小的晶粒和較高的硬度，沒有這類偏析的部分，晶粒則比較粗大，導(dǎo)致在鍛件內(nèi)形成大小不均勻的晶粒。     GH88合金增壓器葉片鍛造時(shí)，當(dāng)鍛造加熱為1070，30min和1180，45min，以及鍛造中不涂潤(rùn)滑劑時(shí)，經(jīng)正常熱處理（1180，lh水淬十8

12、00，16h時(shí)效）后的葉片鍛件皆出現(xiàn)不同程度的粗晶（見圖片5-1316）。該葉片的原坯料為均勻細(xì)小的晶粒組織（見圖片5-17）。當(dāng)鍛造加熱為1070，30min時(shí)，葉片的表層溫度低，發(fā)生了不均勻變形，表層金屬處于臨界變形程度范圍內(nèi)，熱處理后導(dǎo)致葉片產(chǎn)生粗晶。而當(dāng)鍛造加熱為1180，45min時(shí)，由于臨界變形，處于葉背的表層金屬在高溫下發(fā)生了聚集再結(jié)晶，因此形成了粗晶。當(dāng)葉片模鍛時(shí)不涂潤(rùn)滑劑，由于表層摩擦力大，使葉片發(fā)生了不均勻變形，在葉身內(nèi)必然有某一部位處于臨界變形，導(dǎo)致出現(xiàn)粗晶。當(dāng)選用適宜的加熱規(guī)范（1130，30min）和改善潤(rùn)滑條件后，葉片基本上不再出現(xiàn)粗晶，其低倍組織及高信組織見圖片5

13、-1819。 圖片5-13 1070，30min加熱模鍛的葉片低倍組織（葉脊及葉盆處晶粒粗大）圖片5-14 1180，45min加熱模鍛葉片葉身中部的晶粒情況 100×圖片5-15 1180，45min加熱模鍛葉片背粗大晶粒 100×圖片5-16 不涂潤(rùn)滑劑模鍛葉片葉身粗晶情況圖片5-17 GH88合金原棒材均勻細(xì)小的晶粒組織 400×圖片5-18 1130/30min加熱模鍛的葉片的低倍組織（粗晶基本消除）圖片5-19 1130/30min加熱模鍛的葉片葉身的粗晶情況 100×      介紹了GH49合金鍛造葉

14、片的臨界變形粗晶，該例分析認(rèn)為該合金臨界變形粗晶的形成機(jī)制是由少數(shù)原有晶粒的直接長(zhǎng)大而形成的，晶粒直接長(zhǎng)大的最初驅(qū)動(dòng)力是晶界兩側(cè)的畸變能差。解決該臨界變形粗晶的措施主要是：增大終鍛時(shí)的變形程度；終鍛后將葉片立即放人與鍛造溫度相同的退火爐內(nèi)保溫10min，以使畸變能盡可能地釋放；另外，選用合適的變形溫度和改善潤(rùn)滑條件。    為避免高溫合金鍛件產(chǎn)生粗晶，生產(chǎn)中還應(yīng)注意如下問題：    1）高溫合金鍛件的粗晶，與原材料及鍛造工藝過程中各個(gè)環(huán)節(jié)（包括加熱、變形、模具、潤(rùn)滑、操作等）均有關(guān)系。因此，為保證鍛件質(zhì)量穩(wěn)定，工藝編制要詳細(xì)、正確，執(zhí)

15、行工藝要嚴(yán)格、準(zhǔn)確。高溫合金的重要鍛件，即使小量生產(chǎn)，也應(yīng)采用模鍛。    2）不同牌號(hào)高溫合金的再結(jié)晶特性有所不同。例如，多數(shù)高溫合金的臨界變形程度為3%5%，而GH135合金為 4%6%，鍛造時(shí)應(yīng)使各處變形程度超過上述數(shù)值。    3）不同冶煉方法、不同爐號(hào)的同牌號(hào)高溫合金，由于化學(xué)成分的實(shí)際含量有差別，因此實(shí)際再結(jié)晶溫度和聚集再結(jié)晶溫度常常是不一樣的。強(qiáng)碳化物和金屬間化合物的形成元素碳、鋁、鈦等的影響更為明顯。例如，生產(chǎn)和試驗(yàn)證明：不同冶煉方法、不同爐號(hào)的GH33合金，其適宜的最高加熱溫度在10701140之間變化。因此應(yīng)根據(jù)各

16、批材料的情況采用具體的有效措施。    2.裂紋    高溫合金由于塑性差，鍛造時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)各種裂紋。尤其是鑄錠，由于具有粗大的柱狀晶，鍛造時(shí)更易開裂。產(chǎn)生裂紋的原因主要有：    1）有害雜質(zhì)含量多，鉛、秘、錫、銻、砷、硫等都是高溫合金中的有害雜質(zhì)，這些元素的熔點(diǎn)低，在合金中分布于晶界上，降低了合金的塑性；    2）合金中某些元素（例如，GH37中的硅、硼及GH132、GH135中的硼）含量偏高，它們?cè)诤辖鹬行纬纱嘈曰衔?，并沿晶界分布，使合金的塑性降低?#160;

17、60;  3）鑄錠表面和內(nèi)部的質(zhì)量差，或棒材中存在某些冶金缺陷（例如，夾雜物、分層、縮孔殘留、疏松、點(diǎn)狀偏析、碳化物堆積等），鍛造時(shí)引起開裂；    4）在火焰爐中加熱時(shí)，燃料和爐氣中含硫量過高，硫與鎳作用后形成低熔點(diǎn)共晶體，沿晶界分布，降低了合金的塑性；    5）裝爐溫度過高，升溫速度過快，尤其在加熱鑄錠和斷面尺寸大的坯料時(shí)，由于合金導(dǎo)熱性差，溫度應(yīng)力大，易引起炸裂；    6）加熱溫度過高或變形溫度過低；    7）變形程度過大或變形速度過快； &#

18、160;  8）變形工藝不當(dāng)，存在較大的拉應(yīng)力和附加拉應(yīng)力。    為防止產(chǎn)生裂紋，應(yīng)當(dāng)采取如下對(duì)策：    1）對(duì)原材料應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，要嚴(yán)格控制有害元素的含量。某些有害元素（例如硼）過多時(shí)，可適當(dāng)降低鍛造加熱溫度；    2）鑄錠需經(jīng)扒皮或砂輪清理后，才能加熱鍛造；    3）加熱時(shí)應(yīng)控制裝爐溫度和升溫速度；    4）在火焰爐中加熱時(shí)應(yīng)避免燃料中含硫量過高。同時(shí)，也不應(yīng)在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中加熱，以免氧擴(kuò)散到合金中，使合金塑性下降；&

19、#160;   5）要注意控制加熱和變形溫度；    6）鑄錠拔長(zhǎng)時(shí)，開始應(yīng)輕擊，待鑄態(tài)組織得到了適當(dāng)破碎，塑性有所提高后，再增大變形量。拔長(zhǎng)時(shí)的每火次總變形量應(yīng)控制在3070范圍內(nèi)，不應(yīng)在一處連擊，應(yīng)采用螺旋式鍛造法，并應(yīng)從大頭向尾部送進(jìn)。    對(duì)于塑性很低的合金鑄錠和中間坯，可采用塑性墊、包套墩粗等變形工藝。    7)工模具應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱（預(yù)熱溫度一般為150350），鍛造和模鍛時(shí)應(yīng)進(jìn)行良好的潤(rùn)滑。    3 .過熱、過燒  

20、60; 若合金的加熱溫度過高，高溫保溫時(shí)間過長(zhǎng)，則晶粒急劇長(zhǎng)大，晶界變粗變直，析出相沿晶界呈條狀和網(wǎng)狀分布，使合金塑性降低，鍛造時(shí)易產(chǎn)生開裂，同時(shí)還引起合金元素貧化。若進(jìn)一步提高加熱溫度，則晶界上的低熔點(diǎn)相將發(fā)生氧化和熔化，形成三角晶界，使晶粒松弛并產(chǎn)生掉晶現(xiàn)象，鍛造時(shí)產(chǎn)生碎裂。    過熱、過燒后的合金組織是不能用隨后的固溶處理加以消除的，故應(yīng)嚴(yán)格控制加熱溫度。    4.合金元素貧化    高溫合金加熱時(shí)，常產(chǎn)生碳、硼等合金元素貧化。碳、硼是強(qiáng)碳化物和金屬間化合物的形成元素。貧碳、貧硼，將使合金的高溫

21、持久強(qiáng)度明顯下降，室溫塑性和韌性降低，并能引起表層晶粒粗大。采用無氧化加熱可以防止貧碳，但貧硼現(xiàn)象仍然存在（見表5-5）。為減少合金元素貧化，應(yīng)避免高溫長(zhǎng)時(shí)間保溫。對(duì)于合金元素貧化的鍛件，為了保證零件的使用性能，貧化層必須在機(jī)加工時(shí)全部除去。 表5-5 高溫加熱條件對(duì)合金元素貧化的影響合金牌號(hào)加熱規(guī)范加熱設(shè)備及保護(hù)措施貧碳層/mm貧硼層/mm備注GH1351160保溫4.5h+電爐13W、Mo、Al、Ti、Ni、Cr、Mn、Si等合金元素?zé)o明顯貧化現(xiàn)象1140保溫4hGH371200保溫30min電爐和液化石油氣保護(hù)00.81.5電爐和玻璃或陶瓷涂料保護(hù)01.61.81190保溫4h+水煤氣無

22、氧化加熱爐04.81050保溫4hGH491220保溫4h+水煤氣無氧化加熱爐021050保溫4h二、不銹耐酸鋼鍛件常見的缺陷與對(duì)策不銹耐酸鋼是不銹鋼和耐酸鋼的總稱。在大氣中能抗腐蝕的鋼稱為不銹鋼。在某些化浸蝕性介質(zhì)（如河水、海水、鹽、堿和某些酸溶液）中能抵抗腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。    不銹耐酸鋼除要求耐蝕性外，還要求具有一定的力學(xué)性能、焊接性能、冷變形性能和切削性能等以滿足構(gòu)件的使用要求。為此在鋼中加入大量的Cr、Ni、Mn、Ti等合金元素，其中Cr是提高防腐蝕性能的主要元素。    不銹耐酸鋼按組織可分為鐵素體、奧氏體、和馬氏體三

23、大類。也有介于兩類之間的。在某些文獻(xiàn)資料中將不銹耐酸鋼分為五類（增加了奧氏體鐵素體復(fù)相不銹鋼和沉淀硬化型不銹鋼），但從壓力加工工藝角度考慮，以分三類為宜。    （一）鐵素體不銹鋼    該類鋼具有良好的耐酸性，常用作制造硝酸、磷酸、次氯酸鈉等的設(shè)備、換熱器、蛇形管、蒸氣過熱器管道以及食品工廠設(shè)備等。     常用的一部分鐵素體不銹耐酸鋼的牌號(hào)及成分見表5-6。 表5-6  鐵素體型耐酸鋼的牌號(hào)和成分鋼號(hào)化  學(xué)  成  分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）CSiMnSP

24、CrNiTiMo1Cr170.120.800.800.0300.03516181Cr180.151.000.800.0300.03527300.201Cr17Ti0.120.800.800.0300.03516185×C%0.81Cr25Ti0.121.000.800.0300.03524275×C%0.81Cr17Mo2Ti0.100.800.800.0300.03516187×C%1.61.9     由表5-6中可見，鐵素體不銹耐酸鋼中加入大量的Cr、Si等合金元素。鋼中加入Cr是為了提高鋼的電極電位，增強(qiáng)鋼的抗腐蝕能

25、力，Si也有和Cr同樣的作用。     不銹鋼中加入約2%Si（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）可提高在硫酸和鹽酸中的抗腐蝕性。但Si量過高將使鋼的塑性急劇降低，Si量大于4%5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）后就不易鍛軋加工，更不易冷變形。     由Fe-Cr二元相圖（見圖5-6）可知，當(dāng)鋼中Cr12.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，鋼液結(jié)晶后始終保持鐵素體組織，加熱和冷卻時(shí)不發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，故不能通過熱處理方法來細(xì)化組織。該類鋼加熱到475附近或自高溫緩冷至475附近時(shí)，有析出，產(chǎn)生脆化現(xiàn)象，即所謂475脆性。該類鋼在820520長(zhǎng)期加熱或緩冷將析出相，引起

26、鋼的脆化。     1.鐵素體不銹耐酸鋼的鍛造特點(diǎn)     1）該類鋼的再結(jié)晶溫度低、再結(jié)晶速度快，加熱溫度越過900后，晶粒迅速長(zhǎng)大（見圖5-7）。     2）該類鋼的塑性較差，尤其是該類鋼的鋼錠為粗大晶粒的柱狀晶，塑性很低。     3）該類鋼的導(dǎo)熱性差，熱膨脹系數(shù)大。加熱和冷卻過程中的溫度應(yīng)力較大。    4）該類鋼在820520附近長(zhǎng)期加熱或緩慢冷卻時(shí)有相和相析出。引起脆性。圖5-6 F

27、e-Cr二元相圖a）Fe-Cr二元相圖 b）Fe-Cr二元相圖的左下角部分 圖5-7  晶粒大小隨溫度的變化  1鐵素體鋼 2奧氏體鋼     2.鍛造過程中的主要缺陷和對(duì)策    （ 1）晶粒粗大     鐵素體鋼的晶粒度對(duì)性能有很大影響。粗晶使鐵素體鋼的室溫力學(xué)性能和抗腐蝕性能下降。晶粒很粗大時(shí)，鋼的脆性很大，甚至鍛件切邊時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)裂紋。     該類鋼于600時(shí)晶粒就開始長(zhǎng)大，950以上發(fā)生晶粒急劇長(zhǎng)大的現(xiàn)象

28、，隨著加熱溫度和加熱時(shí)間增加，能產(chǎn)生較粗大的晶粒。而且該類鋼是無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的單相鋼，不能用熱處理的方法細(xì)化晶粒。防止晶粒粗大的對(duì)策是：     1）鍛造該類鋼時(shí)，加熱溫度應(yīng)1150；900以上要快速加熱，盡量縮短高溫停留時(shí)間；     2變形程度應(yīng)足夠大，最后一火次的鍛造變形量不應(yīng)小于30；     3）終鍛溫度應(yīng)不高于800。但是為了避兔溫度過低產(chǎn)生加工硬化，終鍛溫度不應(yīng)低于700，通常選用750。     （2）裂紋 &

29、#160;   該類鋼導(dǎo)熱性差、塑性低，尤其是鋼錠為粗大晶粒的柱狀晶，塑性很低，鍛造過程中很易開裂。防止裂紋的對(duì)策是：     1）鋼錠應(yīng)預(yù)先進(jìn)行退火處理。鋼錠表面必須經(jīng)過修磨或扒皮，不允許有任何缺陷存在，否則將會(huì)在鍛造過程中產(chǎn)生嚴(yán)重開裂。     2）鋼錠人爐溫度應(yīng)700，熱錠裝爐溫度不限；在 760以前應(yīng)緩慢升溫，加熱速度一般為0.51mmmin，但900以上要快速加熱，鋼錠加熱溫度為11001150，鋼坯加熱溫度為11001130；鋼錠加熱到規(guī)定的均熱階段時(shí)，必須勤翻料，以保證錠料出爐時(shí)陰

30、陽(yáng)面溫差較小。     3鍛造過程中要注意輕擊快打，尤其是第一火要勤打、勤翻、勤倒角，其目的是提高鋼的塑性，避免鍛裂；鍛造方坯時(shí)不要出棱角，防止因棱角溫度低而開裂；鍛造中發(fā)生魚鱗裂紋時(shí)，繼續(xù)鍛打即可消除。     （3）脆性和475脆性    高鉻鐵素體不銹鋼常易產(chǎn)生脆性和475脆性。前面已經(jīng)介紹，這兩種脆性分別是在820520和475附近長(zhǎng)期加熱或緩慢冷卻時(shí)由于相和相的沉淀引起的。當(dāng)加熱溫度超過上述兩個(gè)溫度范圍時(shí)，相和相將迅速溶入基體。而鍛造加熱溫度均超過1100，故在鍛造

31、加熱過程中不會(huì)引起脆性和475脆性。因此，為了防止脆性和475脆性的產(chǎn)生，關(guān)鍵是控制鍛后的冷卻速度。該類鋼鍛后應(yīng)分散空冷，快速通過上述兩個(gè)脆化區(qū)。    （二）奧氏體（包括奧氏體-鐵素體）不銹鋼     1.概述     鎳鉻奧氏體耐酸不銹鋼，除了有較好的耐蝕性、室溫及低溫韌性外，還具有良好的工藝性能。這類鋼突出的冷變形性能是鐵素體不銹鋼所不及的，因此，該類鋼得到了廣泛應(yīng)用。該類鋼常冷軋后用以制造不銹鋼結(jié)構(gòu)及零件，無磁性零件等。1Crl8Ni9Ti是目前應(yīng)用最廣的一種，它被用

32、來制作在610以下長(zhǎng)期工作的鍋爐和汽輪機(jī)的零件以及化工中各種閥門零件。    我國(guó)常用的奧氏體型不銹耐酸鋼的牌號(hào)和成分見表5-7?，F(xiàn)以1Crl8Ni9Ti為例對(duì)該類鋼的特點(diǎn)介紹如下：表5-7 奧氏體型耐酸不銹鋼的牌號(hào)和成分鋼號(hào)化  學(xué)  成  分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）CSiMnSPCrNiTiMoNb其它0Cr18Ni90.061.002.000.0300.03517198118×C%Cu:1.82.2 W:2.02.751Cr18Ni90.121.002.000.0300.03517198112Cr18Ni90.13

33、0.221.002.000.0300.03517198110Cr18Ni9Ti0.081.002.000.0300.03517198115×C%0.71Cr18Ni9Ti0.121.002.000.0300.03517198115(C%-0.02)0.81Cr18Ni11Nb0.101.002.000.0300.03517209132Cr13Ni4Mn90.150.251.008100.0300.06012143.75.01Cr18Ni12Mo2Ti0.121.002.000.0300.035161911145(C%-0.02)0.81.82.50Cr18Ni18Mo2Cu2T0.1

34、71.002.000.0300.035171917191.82.24Cr14Ni14W2Mo0.40.50.800.70131513157×C%0.250.40         1Cr18Ni9Ti鋼屬于奧氏體型不銹耐酸鋼，其相圖見圖5-8。由該圖可知，經(jīng)過10501100的淬火處理（水中或空所中）后呈單機(jī)奧氏體組織，它在不同溫度和濃度下的各種強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中（如硝酸、大部分有機(jī)酸和無機(jī)酸的水溶液、磷酸、堿及煤氣等）均有良好的耐酸蝕性，在空氣中熱穩(wěn)定性也很高，達(dá)850。但當(dāng)鋼中鐵素體形成元素（Cr、Ti、St

35、）含量增加時(shí)，就可能出現(xiàn) 相，使塑性降低，化學(xué)穩(wěn)定性下降。另外，加熱溫度過高時(shí)，則由區(qū)進(jìn)人區(qū)，也會(huì)使-鐵素體量增多，高溫塑性顯著下降。在700900區(qū)間如加熱和冷卻緩慢則都將有相析出。相是非常脆的金屬間化合物，相的出現(xiàn)會(huì)使不銹鋼塑性降低。因此在該溫度區(qū)間要快熱和急冷。圖5-8  鐵-鉻狀態(tài)圖    奧氏體不銹耐酸鋼的鍛造特點(diǎn)是：    1）由于鋼內(nèi)含有大量Cr、Ni等合金元素，使再結(jié)晶溫度升高、速度減慢；    2）由于鋼內(nèi)含有大量Cr、Ni等合金元素，使其變形抗力增大。18-8型鋼的

36、變形抗力大約是碳鋼的1.5倍。     3）導(dǎo)熱性差。1Cr18Ni9Ti鋼在低溫區(qū)熱導(dǎo)率僅為普通鋼的1/3室溫下碳鋼熱導(dǎo)率為41.868w（m·）；而這種鋼100時(shí)為16.132w（m·），500時(shí)為22.123w（m·），隨著溫度升高熱導(dǎo)率也提高。     4）鍛造溫度范圍窄，因?yàn)槭煎憸囟冗^高時(shí)，鐵素體量增多，使塑性下降；另外，1Cr18Ni9 Ti鋼具有高溫晶粒粗化傾向（見圖5-9），這種粗大晶粒不能用熱處理相變方法來細(xì)化，其加熱溫度應(yīng)低于1200。在700900區(qū)間有。相析出，

37、使塑性降低，因此終鍛溫度也不能過低。一般始鍛溫度為11501180，終段溫度為850900。圖5-9 1Cr18Ni9Ti高溫晶粒曲線    2.鍛造過程中的主要缺陷和對(duì)策    （1）晶界貧鉻，抗晶間腐蝕性能下降    該類鋼的零件在工作中破壞的主要原因常常是晶間腐蝕，晶間腐蝕的原因是由于晶界貧鉻。晶界附近基體中的鉆含量低于一定數(shù)值時(shí)，電極電位顯著降低，使材料抗晶間腐蝕性能明顯下降。引起奧氏體鋼晶界附近貧鉻的原因是：    1）加熱產(chǎn)生滲碳現(xiàn)象時(shí)，碳與鉻在晶界區(qū)形

38、成大量碳化鉻。    2）在低于900時(shí)，緩冷或緩慢加熱，沿晶界析出含鉻量高的金屬間化合物相。    3）在500900緩冷或緩慢加熱，沿晶界有鉻的碳化物析出。    因此，這類鋼應(yīng)當(dāng)在微氧化氣氛中加熱，在加熱和冷卻時(shí)應(yīng)迅速通過碳化物和相析出的溫度范圍，并且鍛后應(yīng)進(jìn)行固溶處理，使已析出的碳化物和相重新溶人奧氏體，以得到均勻單一的常溫奧氏作組織。固溶溫度一般為10201050，采用水冷。為防止晶粒長(zhǎng)大，固溶溫度不宜過高，保溫時(shí)間不宜過長(zhǎng)。    （2）晶粒粗大 

39、60;  晶粒度對(duì)奧氏體鋼性能的影響沒有高溫合金明顯，但是晶粒粗大也引起力學(xué)性能、抗晶間腐蝕性能和焊接工藝性能降低。對(duì)需要進(jìn)行氮化處理的4Crl4Nil4W2Mo、2Cr18Ni2W2等奧氏體鋼零件，要求鍛件晶粒度6級(jí)，否則，氮化層要起皮剝落。奧氏體鋼無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，因此鍛造加熱溫度和變形程度對(duì)晶粒度有很大影響。為了獲得細(xì)小而均勻的晶粒組織，最后一火應(yīng)具有足夠大的變形量。對(duì)于不同的鍛件和工序，應(yīng)依其變形量不同，采用不同的加熱溫度。例如，2Cr18Ni8W2襯套鍛件要求晶粒度6級(jí)，某廠原工藝加熱溫度為（1160±20），晶粒35級(jí)；后來加熱溫度改為（1120±20）

40、時(shí)，晶粒度就達(dá)到了67級(jí)。    （3）鐵素體帶狀組織和裂紋奧氏體-鐵素體鋼中含有鐵素體。在某些奧氏體鋼中（如 1Crl8Ni9Ti鋼），也會(huì)出現(xiàn)鐵素體。這類鋼在變形時(shí)，鐵素體沿主伸長(zhǎng)方向被拉長(zhǎng)形成帶狀組織，并且很易沿鐵素體帶開裂（，圖片8-243、249）。鐵素體帶的出現(xiàn)，將會(huì)降低鍛件的橫向力學(xué)性能，增加鍛件的缺口敏感性，并使之具有磁性，同時(shí)鍛后酸洗時(shí)，還會(huì)引起過腐蝕缺陷。圖片8-243 鍛件裂紋的高倍組織（裂紋沿相的走向延伸） 300×圖片8-249 沿-相界面發(fā)生的小裂紋 500×      鑄錠中

41、的鐵素體的數(shù)量往往高于軋材，因?yàn)檐埱暗募訜嵋咽硅F素體部分地溶解于奧氏體中。因此，為了保證奧氏體鋼具有適當(dāng)?shù)目慑懶裕仨毧刂圃牧现需F素體的含量。一般要求奧氏體鋼中鐵素體2.5級(jí)（約12）。對(duì)于鐵素體含量較高的原材料，為避免鍛造時(shí)開裂，不應(yīng)采用拉應(yīng)力較大的敬粗、沖孔等工序。在這種變形工序中，當(dāng)鐵素體l級(jí)（5）時(shí)，即可能出現(xiàn)裂紋。    對(duì)于鐵素體較多的原材料，加熱時(shí)可適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間或采用鍛前固溶處理（見圖片5-2023），使鋼中的鐵素體溶解于奧氏體中，或聚集變圓，或由帶狀變成鏈狀，以改善鋼的塑性。圖片5-20、21是1Cr18Ni9Ti鋼的過熱組織，圖片5-22、

42、23是將其加熱到1050保溫2h，正火后的組織。圖片5-20 1Cr18Ni9Ti鋼A鍛坯正火前的過熱組織（相呈針狀及網(wǎng)狀分布） 400×圖片5-21 B鍛坯正火前過熱組織（相呈針狀及網(wǎng)狀分布） 400×圖片5-22 A鍛坯正火后的高倍組織（針狀及網(wǎng)狀相消失） 400×圖片5-23 圖片5-23 B鍛坯正火后的高倍組織（針狀及網(wǎng)狀相消失） 400×      奧氏體鋼錠的柱狀晶很粗大，鋼錠和鋼坯的表面缺陷較多，為避免鍛造時(shí)開裂，加熱前需用機(jī)械加工方法除去表面缺陷。鍛造鋼錠時(shí)，開始應(yīng)輕壓，當(dāng)變形量超過30后才能重壓；

43、鍛造過程中，應(yīng)注意操作方法，提高變形的均勻性，盡量減小附加拉應(yīng)力。    （三）馬氏體（包括馬氏體-鐵素體）不銹鋼    1.概述    馬氏體不銹鋼包括含碳量在0.050.45（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的各種Cr13型不銹鋼和9Cr18不銹鋼。該類鋼在弱腐蝕介質(zhì)中，溫度不超過30的條件下有良好的耐蝕性。在淡水、海水、蒸氣、空氣條件下也有足夠的耐蝕性。0Cr13、1Cr13及2Crl3一般用作較高韌性與受沖擊負(fù)荷的零件。例如汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥。3Cr13一般用作有較高硬度要求的熱油泵軸及閥門等零部件。4Cr13、9C

44、r18等用作切削、測(cè)量、外科醫(yī)療工具、彈簧和滾珠軸承等。    我國(guó)常用的馬氏體不銹耐酸鋼的牌號(hào)和成分見表5-8。圖5-10為含12Cr（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、01C（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的合金狀態(tài)圖。由狀態(tài)圖可知，這類鋼在室溫下的平衡組織是由鐵素本加碳化物組成。該類鋼加熱到AC3和ACm點(diǎn)以上的一定溫度呈單一的奧氏體相。如果加熱溫度過高，則由單相狀態(tài)過渡到雙相狀態(tài)，使鋼的塑性下降。圖5-10 含12%Cr（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），01%C（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的合金狀態(tài)圖     該類鋼從淬火溫度空冷至室溫，鋼的組織全部由馬氏體組成。  

45、60;  由于該類鋼有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，可以用熱處理方法細(xì)化晶粒，因此，對(duì)鍛造時(shí)的變形工藝要求不像奧氏體和鐵素體鋼那樣嚴(yán)格。但是該類鋼由于空冷就形成馬氏體，產(chǎn)生的組織應(yīng)力很大，因此鍛后空冷是很重要的一環(huán)。表5-8  馬氏體型不銹耐酸鋼的牌號(hào)和成分鋼號(hào)化  學(xué)  成  分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）CSiMnSPCrNiMoV其它*0Cr130.080.060.080.0300.03512141.52.51.01.30.070.12W:1.52.0*1Cr130.080.150.060.080.0300.03512141.41.80.350.500.180.3

46、0*Cr17Ni20.110.170.080.080.0300.03516182Cr130.160.240.060.080.0300.03512143Cr130.250.340.060.080.0300.03512144Cr130.350.450.060.080.0300.03512149Cr180.901.000.080.080.0300.03517199Cr18MoV0.850.950.080.080.0300.03517191Cr11Ni2W2MoV0.100.160.060.060.0250.03010.512     注：表中有*者為馬氏體-鐵

47、素體型不銹鋼。     馬氏體不銹耐酸鋼的鍛造特點(diǎn)：     1）該類鋼加熱高于一定溫度后出現(xiàn)鐵素體，進(jìn)入雙相狀態(tài)，變形時(shí)極易引起裂紋。該類鋼開始出現(xiàn)鐵素體的溫度大約在1150左右，因此，始鍛溫度一般取為1150。終鍛溫度應(yīng)高于Ar1，對(duì)含碳量低的鋼可取為850，對(duì)于含碳量高的鋼取為950。     2）馬氏體不銹耐酸鋼鍛造加熱溫度過高，變形程度太小或變形不均時(shí)，冷卻后原粗大奧氏體晶粒形成粗大馬低體組織，且低倍粗晶的傾向性大。     

48、3）該類鋼空冷即形成馬氏體組織，鍛后應(yīng)緩冷，以防由于組織應(yīng)力和熱應(yīng)力的作用命名鍛件產(chǎn)生冷卻裂紋。     2.鍛造過程中的主要缺陷與對(duì)策     （1）鍛造裂紋     該類鋼含鐵素體形成元素較多， 使相圖中的鐵素體區(qū)大大右移。加熱過程中，在高于一定溫度后出現(xiàn)鐵素體。加熱溫度越高，保溫時(shí)間越長(zhǎng)，鐵素體數(shù)量越多。結(jié)果使該類鋼處于兩相區(qū)狀態(tài)下，因此變形時(shí)極易引起鍛造裂紋。     鍛件內(nèi)出現(xiàn)鐵素體后， 要降低鋼的橫向力學(xué)性能，增大缺口敏感性

49、并且容易過腐蝕。這種缺陷用一般熱處理工藝不能消除。此類鋼出現(xiàn)鐵素體的溫度大致在1150左右，加熱時(shí)要予以控制。另外，鍛造時(shí)避免金屬快速流動(dòng)，防止由于熱效應(yīng)引起局部過熱，出現(xiàn)鐵素體而使鋼的可鍛性降低。     該類鋼鍛件中的鐵素體，有時(shí)是由原材料帶來的。因此，應(yīng)控制原材料中鐵素體的含量。     （2）冷卻裂紋     該類鋼對(duì)冷卻速度特別敏感，鍛后空冷也會(huì)形成較大的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力，使鍛件產(chǎn)生冷卻裂紋，對(duì)較薄的鍛件尤其如此。因此該類鋼鍛件鍛后應(yīng)經(jīng)熱處理，待消除應(yīng)力后再行酸洗，

50、否則容易出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕裂紋。鍛后未緩冷而后又未及時(shí)消除殘余應(yīng)力的鍛件，在空氣中放置時(shí)間過長(zhǎng)，也會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力裂紋和應(yīng)力腐蝕裂紋。因此，這類鋼鍛后應(yīng)緩冷（一般在200砂坑或爐渣中緩冷），并及時(shí)進(jìn)行熱處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。在鍛造過程中，要防止水等冷卻模具的介質(zhì)噴到鍛件上，以免引起局部開裂。     （3）組織粗大和低倍粗晶     對(duì)于馬低體不銹鋼，若鍛造時(shí)加熱溫度過高，鍛造變形太小或變形不均勻，則冷卻后原粗大奧氏體晶粒形成粗大馬低體組織，且低倍粗晶的傾向性極大。往往在鍛件熱處理后，出現(xiàn)低倍粗晶和組織粗大的缺陷。這種粗大組織的

51、遺傳性很強(qiáng)，比較頑固，鍛后熱處理也難以消除。     馬氏體不銹鋼的這種組織粗大和低倍粗晶缺陷使鋼的韌性、塑性和疲勞性能下降，因此應(yīng)加以預(yù)防。詳見第三章過熱、過燒一節(jié)。     Cr17Ni2、1Cr13屬于馬氏體-鐵素體鋼，其鍛造特點(diǎn)是易出現(xiàn)的質(zhì)量問題與馬氏體不銹鋼相似。該類鋼含有較多的初生鐵素體，其鐵素體的含量隨加熱溫度和保溫時(shí)間的增加而增多。該鋼由于是雙相組織，塑性較低，特別容易出現(xiàn)鐵素體帶（見照片8-289），這將使鍛件的橫向性能，特別是塑性指標(biāo)和沖擊韌度劇烈降低，見表5-9。因此，鍛前加熱溫度通常不越過1

52、180，始鍛溫度一般為11001150。該類鋼終鍛溫度一般不應(yīng)800，否則會(huì)出現(xiàn)加工理化現(xiàn)象，變形抗力增大，而且易出裂紋。當(dāng)鋼中含微量鉛、錫、砷時(shí)，其塑性將下降更大。該類鋼有形成龜裂和撕裂的傾向。    該類鋼鍛后冷卻有馬氏體轉(zhuǎn)變，快冷時(shí)易形成裂紋。鋼的含碳量越高，產(chǎn)生裂紋的傾向性越大。表5-9 帶狀組織對(duì)Cr17Ni2鋼力學(xué)性能的影響取樣方向力   學(xué)   性   能（平均值）b/MPa0.2/MPa(%)(%)HBk/(MJ/m2)縱向0°93571618.759.13.641.1

53、5橫向90°91770315.946.33.640.26弦向45°92571118.757.13.650.59圖片8-289 縱向擠壓葉片葉身的高倍組織（鐵素體呈縱向分布） 500× 三、萊氏體高合金工具鋼鍛件常見的缺陷與對(duì)策     本章將分別介紹萊氏體高合金工具鋼、高溫合金、耐熱不銹鋼、鋁合金、鎂合金、銅合金和鈦合金等七類金屬材料鍛件質(zhì)量的一些共性問題。對(duì)每一類金屬材料，在概要介紹其鍛造工藝特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，著重分析了鍛造過程中的主要缺陷、缺陷產(chǎn)生的原因和防止的對(duì)策。    結(jié)構(gòu)鋼（包括碳素結(jié)構(gòu)

54、鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼）在生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛。與高合金工具鋼、耐熱不銹鋼和高溫合金相比，結(jié)構(gòu)鋼的工藝塑性好，變形抗力小，導(dǎo)熱性好，鍛造溫度范圍寬。但是，由于結(jié)構(gòu)鋼的冶煉方法較多、鋼錠的尺寸較大、澆鑄后冷卻速度慢、偏析嚴(yán)重。因此，該類鋼的鋼錠和鋼材中存在有較多的冶金缺陷，如殘余縮孔、枝晶偏析、氣泡、疏松。夾雜等。這些缺陷可能在鍛件內(nèi)產(chǎn)生遺傳性的影響。    結(jié)構(gòu)鋼在加熱和冷卻過程中有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)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、退人等）予以消除或善。    結(jié)構(gòu)鋼鍛件鍛造過程中的質(zhì)量

55、問題大致如下：    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(xiàn)為粗晶。多數(shù)合金結(jié)構(gòu)鋼鍛件過熱后沿原高溫奧氏體晶界有析出相，并常常呈現(xiàn)穩(wěn)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(chǎn)生低倍粗晶。結(jié)構(gòu)鋼過熱后的斷口，按過熱的程度和檢驗(yàn)狀態(tài)不同有粗晶斷口、萘狀斷口和石狀斷口等。    結(jié)構(gòu)鋼一般都具有較好的塑性，鍛造過程中的開裂主要是下列因素引起的：鋼錠和鋼材中的冶金缺陷；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(diǎn)相；鍛造操作不當(dāng)。     鍛造變形工

56、藝不當(dāng)時(shí)，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(shí)，可能在鍛件內(nèi)引起帶狀組織。    結(jié)構(gòu)鋼在冷卻過程中由于有相變，能引起組織應(yīng)力。結(jié)構(gòu)鋼大鍛件，當(dāng)合氫量較高，且鍛后冷卻工藝不當(dāng)時(shí)，常易產(chǎn)生白點(diǎn)。    結(jié)構(gòu)鋼鍛件在鍛造過程中常產(chǎn)生的上述缺陷，由于在前面章節(jié)中已有詳細(xì)論述，故本章不再介紹，對(duì)于工具鋼，本章也只介紹其中質(zhì)量問題較多的萊氏體高合金工具鋼。       （一）概述    萊氏體高合金工具鋼包括高速鋼和Cr12型模具鋼等。&

57、#160;   高速鋼是用于制造高速切削的刃具。這類刃具除要求高硬度、高耐磨性以外，還要求高熱硬性，即在高速切削條件下刀刃不會(huì)因發(fā)熱而軟化的性能。這類鋼在適當(dāng)淬火、回火熱處理后的硬度一般高于63HRC，高的可達(dá)6870HRC，并且在600左右仍然保持6365HRC的高硬度。Cr12型模具鋼用于制造重負(fù)荷、高精度、高壽命的冷變形模具。例如，冷沖模、冷鐓模、滾絲模、冷軋輥等。這類模具要求具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性、以及足夠的韌性。這類鋼淬火、回火后的硬度為6264HRC。     我國(guó)常用的萊氏體高合金工具鋼的牌號(hào)和在成分見表5-1和表

58、5-2。 表5-1 高速鋼的化學(xué)成分鋼   號(hào)化  學(xué)  成  分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）CWMoCrVCoSiMnNbAlSPXL加入量W18Cr4V0.700.8017.5019.000.303.804.401.001.400.400.400.0300.0309W18Cr4V0.901.0017.5019.000.303.804.401.001.400.400.400.0300.030W12Cr4V4Mo1.201.4011.5013.000.901.203.804.403.804.400.400.400.0300.030W14Cr4VMnXL0

59、.800.9013.5015.000.303.504.001.401.700.500.350.550.0300.030W6Mo5Cr4V20.800.905.506.754.505.503.804.401.752.200.400.400.0300.0300.07W6Mo5Cr4V2Al1.051.205.506.754.505.503.804.401.752.200.600.400.801.200.0300.030W6Mo5Cr4V5SiNbAl1.551.655.506.505.006.003.804.404.205.201.001.400.400.200.500.300.700.0300.

60、030W10Mo4Cr4V3Al1.301.459.0010.503.504.503.804.502.703.200.500.500.701.200.0300.030W12Mo3Cr4V3Co5Si1.201.3011.5013.502.803.403.804.402.803.404.705.100.801.200.400.0300.030    注：1.為改善鋼的組織和性能，允許在鋼中加入適量稀土元素，但需在證明書中注明。    2.在鎢系高速工具鋼中，鉬含量允許到時(shí)1.0%。鎢、鉬二者的關(guān)系：當(dāng)鉬含量越過0.3%時(shí)，鎢含量相應(yīng)減少

61、，在鉬含量越過0.3%的部分每1%的鉬代替2%的鎢。在這種情況下，在鋼號(hào)后面加上“Mo”。表5-2 萊氏體高合金模具鋼的化學(xué)成分鋼號(hào)化  學(xué)  成  分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）CMnSiCrMoVWCr122.02.30.350.411.513.0Cr12W2.02.30.350.411.012.50.60.9Cr12MoV1.451.70.350.411.012.50.40.60.150.33Cr2W8V0.300.400.20.40.352.22.70.20.57.59     由表中可見在萊氏體高合金鋼中加人了大量的W、Cr

62、、Mo、V等合金元素，有的還含有多量的Co。下面以高速鋼為例，介紹合金元素在鋼中的作用。    鋼中的W、V和C形成復(fù)合碳化物，在淬火加熱時(shí)，一部分碳化物溶于奧氏體中，淬火后，又過飽和地溶入-Fe中形成合金馬氏體。由于W、V和C原子的結(jié)合力很大，提高了合金馬氏體受熱分解的穩(wěn)定性。要使馬氏體分解、并使其分解生成的復(fù)合碳化物聚集，需要較高的溫度（600650）。同時(shí)，另一部分過剩的W、V碳化物在高溫加熱時(shí)也能有效地阻止晶粒長(zhǎng)大，因此，高速鋼能在相當(dāng)高的溫度下保持較高的硬度。     鋼中碳化物的分布狀況對(duì)萊氏體高合金工具鋼的使用性能影響極大。只有當(dāng)碳化物呈細(xì)小顆粒并均勻分布時(shí)，該類鋼的良好使用性能才能充分地表現(xiàn)出來。如果碳化物呈大塊或網(wǎng)狀分布，則刃具和模具工作時(shí)常在碳化物堆積處發(fā)生崩刃或折斷。當(dāng)刃口部分碳化物很少時(shí)，極易磨損和變形。另外，當(dāng)碳化物呈帶狀分布時(shí)，使橫向塑性和韌性降低，這對(duì)在重載下工作的模具影響很大，使許多模具在工作時(shí)常常沿碳化物帶開