13种高速钢锻造裂纹解析

火热

高速钢锻造常见的缺陷是裂纹，现就种种裂纹现象作解析。
1、“十字”开裂（对角线裂纹）
裂纹常规出现在矩形截面上，裂纹沿两条对角线呈十字形分布（有时也仅在一条对角线上出现）。这种裂纹是在拔长过程中最典型的缺陷。产生的原因主要有5点。

1）由原材料的裂纹、中心疏松、碳化物剥落等缺陷的聚集扩展而发展而产生，这种裂纹的裂口比较粗糙。

2）碎裂  加热温度过高或在高温下停留时间过长，致使强度下降。此原因造成锻裂工件的裂口比较粗糙。

3）ƒ锻件温度低或加热时间不足，使材料的塑性降低，这种原因产生的裂纹的裂口比较光洁。

„4）拔长操作送量过大引起锻件横向展宽变形过度。

5）…拔长操作失误，出现“大角”，此裂纹多沿长对角产生。

2、碎裂
裂纹宽、深，位于坯料的端面，裂纹粗糙，周边有小裂纹或孔坑，甚至有熔化现象，一般在锻造刚开始即现。产生的主要原因有3点。
1）原材料有内部裂纹、缩孔残余，碳化物颗粒粗大或严重堆积等缺陷。
2）‚加热温度过高或在高温阶段停留时间过长，产生严重过热甚至过烧。
3）ƒ锤击不当。

3、纵向表面裂纹
键槽拉刀等矩形工件拔长时，在宽度侧面表面上常现纵向裂纹，这种裂纹细、浅、长度不一。产生的原因主要有4点。
1）原材料表面裂纹的拉长或扩展。
2）‚矩形截面的长、宽比过大或拔长时产生横向弯曲。
ƒ3）终锻温度过低，锤击力过大。
„4）锻后未有缓冷或锻后至退火之间放置时间过长。

4、横向表面裂纹
矩形锻件拔长常见侧面有微裂，方向与轴呈垂直分布，多起源于锻件降温最快的区域（棱角），产生的原因主要有3点。
1）原材料表面缺陷（折叠、凹坑、结疤、气孔等）引起。
‚2）锤砧边缘圆角半径过小，拔长时在侧表面形成清角锤痕，当两侧面的锤印在棱角处相重合时，很容易在该处产生横向裂纹。
ƒ3）拔长送进量过小且压下量过大，锻件表面形成折叠。

5、矩形截面锻件内部横向裂纹
这种裂纹产生的主要原因是拔长操作时拉送量过小（送进长度与锻件厚度之比小于0.5），使变形区内产生与细长杆件镦粗时相似的中间锻不透现象。

6、端面微小裂纹
此种裂纹位于锻件端面，裂纹短、细，一般出现于镦粗过程中的铆锻（倒角镦粗）或拔长工序。产生的主要原因有3点。
1）原材料有中心疏松、碳化物剥落、碳化物颗粒粗大。
2）‚镦拔过程中由于热效应引起锻件局部温度骤升，降低钢的强度。
ƒ3）锻件的某一端面接触下砧时间过长，造成表面温度过低，降低了材料的塑性。

7、圆截面锻件中心裂纹
这种裂纹裂口宽、深并平行纵轴分布。有的裂纹从端面可见，有的从外面上看不见。前者在滚圆过程中发现，后者可在机加工序车削内孔时发现。产生的主要原因有4点。
1）原材料有中心裂纹、疏松、碳化物颗粒粗大等缺陷。
2）‚滚圆过程中产生较大的横向拉力。
3）ƒ滚圆时扩大了方截面拔长或倒棱时形成的初生裂纹。
4）„始锻温度过高或终锻温度过低。

8、圆截面锻件表面纵向裂纹
此裂纹的特征是在圆截面的侧表面上，裂纹走向略平行于纵轴，裂纹较宽，深浅不一，一般是在镦粗时发现，修磨后可继续锻造。产生的原因有3点。
1）原材料表面裂纹的扩大或发展。
2）‚加热温度低或保温时间不足。
3）ƒ锻造时侧表面胀鼓变形过大。

9、圆截面锻件表面横向裂纹
这种裂纹在锻件侧表面上呈横向分布，裂纹宽、深、长。往往是在锻件退火后发现。产生的原因主要有4点。
1）坯料表面有折叠、斑疤或较深窄的横向磨裂。
2）‚坯料在拔长时于侧表面形成明显的锤痕或折叠，镦粗时成为裂纹源。
ƒ3）铆锻过渡，镦粗时形成横向汇流折波。
4）„锻件冷却过急或没能及时退火。

10、盘形刀片内孔碳化物剥落
这种缺陷多发现在车内孔或淬火后，碳化物剥落在内孔壁上发生，位置居中，方向与水平略呈倾斜（与原材料碳化物带的镦粗走向一致）。这种缺陷虽不能称之为裂纹，但也破坏了金属的连续性。与一般锻裂相比，缺口较宽、尾部变钝，多产生于外形尺寸较大的圆饼锻件，如剃齿刀、盘形插齿刀等锻件。
原材料心部有明显的碳化物带，在镦粗过程中被压缩、聚集、折叠，在车内孔或淬火时脱落。

11、冲孔周边裂纹
此裂纹的特征是：裂纹位于冲孔后的周边棱角上，呈放射状“径向”分布，有的冲孔时当即呈现，有的在冲孔后发现并扩展，产生的原因主要有3点。
1）冲孔时锻件表面温度过低，塑性下降。
2）‚冲头或锤砧没有预热。
3）ƒ扩孔冲子锥度过大。

12、萘断口
在热处理淬火时常发现车刀一头组织正常，而另一头有萘断口；大直径铣刀某一个边缘有萘断口，而不经锻造制作的刀具均无萘断口，说明萘断口是由于锻造不良所致。一般认为锻造产生的萘断口有两个原因：
1）锻造比太小，变形甚微（10%~15%），而且终锻温度很高（如在1100~1050℃）。
2）‚返修品不经中间退火或退火不良有可能产生萘断口。

13、表面严重脱碳
这是由于在加热时，在高温下停留时间过长，表面的碳量过分烧损所致。特别是W-Mo系钢脱碳的趋向越严重。因此，要严重控制在高温下的停留时间。在能够使钢均热的前提，其停留时间应尽量短时，如在保护气氛下加热更佳。

作者简介：赵步青，江苏阜宁县人，高级工程师，已发表论文及适用文章230多篇，出版热处理专著4部,协编图书两部。研究方向：工模具热处理工艺。安徽嘉龙锋钢刀具有限公司。