Page 29 - 理化检验-物理分册2018第四期

王 荣: 机械装备的失效分析( 续前)第 ８ 讲 失效诊断与预防技术( ３ )

② 在后续加工或库存期间开裂 容易在心部出现锻造内裂纹, 其形态和残余缩孔相
保留或扩大的原材料缺陷有时虽然没有立即引 似, 不同点是其附近没有明显的夹杂物和成分偏析.
起锻件开裂, 但它们是锻件中的薄弱环节, 为应力集 ④ 冷裂纹
中点, 如果有热处理应力或者有氢元素的参与时, 则 如终锻温度过低, 材料塑性下降, 容易导致锻造
会作为裂纹的起源引起热处理开裂, 或者引起氢致 开裂; 如锻造温度在 A r３~A r１ 其中 A r３ 为冷却时奥
(
延迟开裂, 或者在使用过程中因承受循环应力而引 氏体向铁素体转变的开始温度, A r１ 为冷却时奥氏体
起疲劳断裂等. 向珠光体转变的温度) 两相区间, 铁素体沿晶界析
( ２ )落料不当导致的锻造裂纹 出, 进一步锻造时易沿铁素体开裂.
除一些大型锻件是直接用铸锭进行锻造外, 一些 ３．３．３．１．３ 锻造裂纹的特征及诊断
较小的锻件都需要先对原始坯料进行落料, 即将尺寸 常见锻造裂纹的宏、 微观特征汇总见表 ４ , 可据
比较大或者比较长的坯料切割成适合于锻打较小锻 此判断锻造裂纹种类.
件的原料.对于批量大的锻件, 为了提高效率, 往往 表 ４ 锻造裂纹的特征
采用剪切落料; 对于一些较大的、 比较重要的锻件, 为 Tab敭４ Thecharacteristicsoffor g in g cracks
了保证落料质量, 则往往采用锯切的方式落料; 在一 名称 宏观特征 微观特征
些特殊情况下, 也有可能采用气割的方式落料. 沿晶扩展, 严重时呈豆渣状;
过热 源于表面或尺寸突变出;
在剪切落料时, 若工艺不当, 可能会使切割面倾 存在内氧化和脱碳;
裂纹 呈龟裂的网状
斜、 撕裂, 或者产生尖锐毛刺, 容易引起锻造折叠和 基体组织也存在过热或过烧特征
皱折缺陷, 在锻造加热过程中容易引起局部过烧, 导 冷裂 源于应力集中区域; 穿晶扩展;
致锻造开裂.在剪切大截面的坯料时, 刀口和切面 纹 呈对角线或扇形 裂纹两侧无明显组织变化;
裂纹源于晶界铁素体
之间强烈的摩擦力会导致切割面形成较大的残余拉
应力, 引发延迟性裂纹.用气割落料时, 若落料前没 热脆 源于表面或应力集中处; 沿晶扩展;
晶界有硫化物聚集;
有进行合适的热处理预热, 落料后没有及时进行去 裂纹 呈龟裂的网状 硫化物夹杂级别较高
应力回火, 可能会在坯料的端部引发裂纹.
沿晶扩展;
( ３ )锻造工艺不当导致的锻造裂纹 铜脆 源于表面或应力集中处; 有铜或氧化铜夹杂;
裂纹 呈龟裂的网状
① 过热、 过烧 晶界有铜析出
过热会引起晶粒长大, 使材料的强度下降, 容易 穿晶扩展;
加热 位于锻件心部;
在锻造过程中开裂.过热严重时, 就会演变成过烧, 存在氧化脱碳现象或碳化物偏析;
不足 呈放射状
材料晶粒会特别粗大, 有时还会发生晶间氧化和部 有时碳化物偏析较为严重
分晶界熔化, 锻打时轻轻一击材料就会发生开裂, 其 穿晶扩展;
缩孔 位于中心部位;
存在夹杂物聚集;
断口呈石状或萘状. 残余 缩孔沿变形方向拉长
有时存在氧化脱碳现象
② 加热不当
加热过快: 对于尺寸较大的坯料, 如加热速度过 锻造 源于锻件心部; 穿晶扩展;
尾部尖锐;
快, 会导致坯料内外温度相差过大, 产生热应力造成 剧烈 裂纹互相交叉
有时存在氧化脱碳现象
锻件开裂, 其特征是沿坯料的横截面开裂, 裂纹由中
心向四周呈辐射状扩展, 多产生于高合金钢中.加 ３．３．３．１．４ 锻造裂纹诊断举例
热不足: 如果加热时保温时间不足, 造成坯 料未热 ( １ )举例 １ : 过热裂纹
透, 外部温度高、 塑性好、 变形量大, 而内部温度低、 ３３NiCrMoV１４Ｇ５ 钢锻造后, 经过正、 回火处理
塑性差、 变形量小, 锻造时就会产生不均匀变形从而 和机加工后发现裂纹, 裂纹呈曲折状, 见图 ２８ .从
引起坯料心部开裂; 心部开裂常出现在坯料的头部, 开裂部位切取金相试样, 抛光态可见灰色的氧化腐
开裂深度与加热和锻造有关, 有时贯穿整个坯料. 蚀产物, 裂纹源于表面的凹坑处, 存在沿晶分布的氧
③ 锻造剧烈 化物和沿晶氧化特征; 侵蚀后可见孔洞类缺陷, 为晶
高合金钢导热性能较差, 由于锻造加热速度过 粒脱落所致, 其附近存在明显的氧化、 脱碳现象, 未
快, 透热不足, 心部塑性较差, 如果锻造应力过大, 则 见明显的夹杂物.进一步分析后认为该裂纹是由于

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