金屬在加熱過程中受到加熱條件的限制,可能會產生缺陷。常見的缺陷有氧化、脫碳、過熱、過燒和裂紋等。

(1)氧化

加熱時,工件表層金屬與爐氣中的氧化性氣體(02、CO2、 H2和SO2等)發生化學反應而生成氧化皮,這種現象稱為氧化。氧化皮的形成造成金屬材料的損耗,同時影響鍛件的質量和爐子的壽命,在模鍛時還會加劇鍛模的磨損。鍛件每加熱一次,于氧化而造成的燒損量占坯料質量的2% ~ 3%。

對于-般的火焰爐,減少坯料氧化的措施是在保證加熱質量的前提下,盡量采用快速加熱的方法,縮短加熱時間,其是高溫階段的時間;盡量采用少裝料、勤裝料的操作方法;在燃料完全燃燒的情況下, 嚴格控制送風量,以免爐內氧過剩,產生過多的氧化皮;或采用中性、還原性氣氛加熱等。

(2)脫碳

鋼材在加熱過程中,其表層的碳與爐氣內的氧化性氣體發生化學反應,造成鋼材表層中碳元素的燒損而降低表層的含碳量,這種現象稱為脫碳。鋼材脫碳后,其表層的性質變軟,強度和耐磨性降低。對于重要零件和精密鍛件是不允許有脫碳層存在的。如果脫碳層的深度小于鍛件的加工余量,則脫碳層會被后續的切削加工除去,對零件使用性能不構成危害,否則就會嚴重影響零件的使用性能。

減少坯料脫碳的措施是加熱前在坯料的表面涂保護涂料;控制爐內氣氛中氧和氫的含量;采用快速加熱的方法,縮短高溫階段的加熱時間,加熱好的坯料盡快出爐鍛造等。

(3)過熱

當坯料加熱溫度過高或在高溫下停留時間過長,使組織晶粒顯著長大變粗的現象稱為過熱。過熱的坯料鍛造時容易產生裂紋,鍛后組織的晶粒仍粗大,降低了材料的力學性能。坯料過熱主要與加熱溫度有關。當溫度未達到過熱溫度時,加熱時間的長短對晶粒顯著粗化的影響并不大。對過熱所造成的粗晶粒組織,可用再次鍛造或正等熱處理方法消除,但會增加工序、降低生產效率并提高成本,故在鍛造時要嚴格控制加熱溫度和時間,防止出現過熱現象。

(4)過燒

當坯料加熱溫度接近或超過其固相線時,坯料組織的晶界出現氧化及熔化的現象稱為過燒。過燒的材料-經鍛打即會碎裂 ,無法挽救的缺陷。避免坯料過燒的方法是嚴格控制鍛造加熱溫度。一般鋼材的加熱溫度必須低于其熔點100°C以上,合金鋼的加熱溫度還應更低-些。

(5)裂紋

大型鍛件或導熱性能較差的金屬材料在加熱時,若加熱速度過快,坯料內外溫差較大,會鏟生很大的熱應力,嚴重時會導致坯料內部產生裂紋。裂紋也是無法挽救的缺陷。

為防止裂紋產生,對于大型鍛件或導熱性能較差的金屬材料,要防止坯料入爐溫度過高和加熱速度過快, 一般應采取預熱措施。

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