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车轮锻件锻造加工后组织状态是什么样的?
车轮锻件锻造成型主要经过加热、变形和冷却等过程,车轮锻件因材料成分和车轮锻件大小而呈现出不同的组织状态,归纳起来主要有以下两点。
1.大车轮锻件组织状态
这类车轮锻件一般采用钢锭直接锻造成形。由于锻造时,其加热次数多(6火或更多)、变形不均匀、截面差异大、材料合金化程度高等原因,大型车轮锻件组织突出的特征是残留氢含量高、组织不均匀程度严重存在(混晶现象),这是影响大车轮锻件性能的重要因素,因此也是大车轮锻件热处理工艺设计需要重点解决的问题。
2.中小车轮锻件组织状态
这类车轮锻件主要使用轧制型材的坯料模锻成形,对亚共析钢(中碳钢,中碳低合金结构钢),终锻后空冷到室温时,一般得到粗大块状铁素体和层片状珠光体组织;对过共析钢,特别是高碳高合金钢,终锻后缓冷,一般可获得较粗大退火态组织。又由于车轮锻件形状截面差异及冷却的不可控,其组织往往不均匀,同时由于温度应力(又称热应力)和组织应力的作用,车轮锻件内会产生残余内应力,所以必须采用热处理工艺予以改善和消除。
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大型锻件通常通过锻造一次性铸造形成的大型铸锭获得。铸造后铸锭中存在气孔、缩孔、偏析、非金属夹杂物等常见铸造缺陷。随着钢锭重量的增加,钢锭的固有缺陷越来越严重,这与大型锻件的高质量要求相矛盾。这些铸造缺陷的存在对后续锻造工艺有极其不利的影响。它们切断了基体结构的连续性,大大降低了钢锭在高温变形过程中的热变形塑性。
此外,由于大型锻件的尺寸效应和重量效应,钢锭的热处理过程也非常复杂。加热温度过低、保温时间过短不利于合金元素的扩散,甚至不能保证热处理过程中组织的均匀性。加热温度过高、保温时间过长,容易导致钢锭晶粒长大、过热、过烧,甚至导致杂质元素沿晶界偏析,为后续加工中的锻造开裂埋下隐患。
不仅如此,大型锻件在加热过程中对加热速度也有严格的限制。这是因为钢锭在加热过程中有温度应力和结构应力,钢锭本身也有残余应力,所以在加热过程中很容易被加热。由于加热速度过快导致内外应力不一致,钢锭出现内部裂纹。然而,缓慢的加热速度限制了生产效率的提高。因此,大型锻件的热处理工艺比中小型锻件的热处理工艺困难得多。
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锻造锻件的加热等工序:模锻工艺
1.设备的名称、型号或功率。
2.锻模的名称和图纸编号。
3.检验工具的名称、型号或功能。
4.锻模预热和冷却控制:锻模预热可采用气体加热、热坯烘烤或电炉加热,预热温度为150-350℃;锻模冷却和润滑方法及介质。
5.初锻温度及初锻温度控制:当各炉连续加热超过规定的加热时间,且加热炉仪表显示在实际炉温规定的温度范围内时,可进行预锻;可使用预锻锤击次数;空气管吹下模腔内的氧化皮至少两次,并随时用空气管吹除或清除预锻坯的上氧化皮。
6.终锻温度和终锻温度控制:当预锻至终锻的总时间控制在规定的时间范围内时,终锻温度满足规定要求。
7.当预锻至终锻的总时间超过规定的时间范围,且形状和尺寸未达到锻件毛坯图时,允许锻件返回炉内并加热至规定温度,以继续终锻。
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