鍛件加熱不當(dāng)所產(chǎn)生的缺陷可分為:由內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的異常變化引起的缺陷,如過熱、過燒和未熱透等;由于溫度在坯料內(nèi)部分布不均,引起內(nèi)應(yīng)力(如溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力)過大而產(chǎn)生的坯料開裂等;由于介質(zhì)影響使坯料外層組織 化學(xué)狀態(tài)變化而引起的缺陷,如氧化、脫碳、增碳和滲硫、滲銅等。
過熱:過熱是指金屬坯料的加熱溫度過高,或在規(guī)定的鍛造與熱處理溫度范圍內(nèi)停留時(shí)間太長,或由于熱效應(yīng)使溫升過高而引起的晶粒粗大現(xiàn)象。一般過熱的結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)過正常熱處理(正火、淬火)之后,組織可以改善,性能也隨之恢復(fù),這種過熱常被稱之為不穩(wěn)定過熱;而合金結(jié)構(gòu)鋼的嚴(yán)重過熱經(jīng)一般的正火(包括高溫正火)、退火或淬火處理后,過熱組織不能完全消除,這種過熱常被稱之為穩(wěn)定過熱。
過燒:過燒是指金屬坯料的加熱溫度過高或在高溫加熱區(qū)停留時(shí)間過長,爐中的氧及其它氧化性氣體滲透到金屬晶粒間的空隙,并與鐵、硫、碳等氧化,形成了易熔的氧化物的共晶體,破壞了晶粒間的聯(lián)系,使材料的塑性急劇降低。過燒嚴(yán)重的金屬,撤粗時(shí)輕輕一擊就裂,拔長時(shí)將在過燒處出現(xiàn)橫向裂紋。過燒與過熱沒有嚴(yán)格的溫度界線。一般以晶粒出現(xiàn)氧化及熔化為特征來判斷過燒。鍛件過燒后,往往無法挽救,只好報(bào)廢。
加熱裂紋:在加熱截面尺寸大的大鋼錠和導(dǎo)熱性差的高合金鋼和高溫合金坯料時(shí),如果低溫階段加熱速度過快,則坯料因內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力。加之此時(shí)坯料由于溫度低而塑性較差,若熱應(yīng)力的數(shù)值超過坯料的強(qiáng)度極限,就會產(chǎn)生由中心向四周呈輻射狀的加熱裂紋,使整個(gè)斷面裂開。
脫碳:脫碳是指金屬在高溫下表層的碳被氧化,使得表層的含碳量較內(nèi)部有明顯降低的現(xiàn)象。脫碳層的深度與鋼的成分、爐氣的成分、溫度和在此溫度下的保溫時(shí)間有關(guān)。采用氧化性氣氛加熱易發(fā)生脫碳,高碳鋼易脫碳,含硅量多的鋼也易脫碳。脫碳使零件的強(qiáng)度和疲勞性能下降,磨損抗力減弱。
增碳:經(jīng)油爐加熱的鍛件,常常在表面或部分表面發(fā)生增碳現(xiàn)象。有時(shí)增碳層厚度達(dá)1.5~1.6mm,增碳層的含碳量達(dá)1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右,局部點(diǎn)含碳量甚至超過2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),出現(xiàn)萊氏體組織。這主要是在油爐加熱的情況下,當(dāng)坯料的位置靠近油爐噴嘴或 者就在兩個(gè)噴嘴交叉噴射燃油的區(qū)域內(nèi)時(shí),由于油和空氣混合得不太好,因而燃燒不完全,結(jié)果在坯料的表面形成還原性的滲碳?xì)夥眨瑥亩a(chǎn)生表面增碳的效果。增碳使鍛造的鍛件的機(jī)械加工性能變壞。