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锻造工技术讲解

锻造工技术

第一章锻造成形的基本原理

第一节金属塑性和变形抗力

锻造成形——金属在锻锤的冲击力或压机的压力作用下，在不破坏自身完整性的条件下，稳定地改变其内部组织和几何形状与尺寸，获得所需要的组织结构和几何形状与尺寸的加工方法。

金属的可锻性是衡原材料锻造成形难易程度的一项工艺性能。

可锻性好表示该材料适于锻造成形，可锻性差则会给锻造成形造成困难。

可锻性一般用金属的塑性和变形抗力两个指标来度量。

塑性越高、变性抗力越低，则认为可锻性越好；反之越差。

一、金属塑性的基本概念及塑性指标

1.金属塑性的基本概念

⑴定义

塑性是指金属在外力作用下，能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力，它是金属的一种重要的加工性能。

⑵影响金属塑性的因素

金属的塑性不是固定不变的，它受诸多因素的影响，它大致分分两个方面。

一个是金属内在因素，如晶体结构、化学成份、组织状态等；另一个是变形的外部条件，即工艺过程，如变形温度、变形速率、变形力学状态等。

同一材料，由于变形条件不同，可能表现出不同的塑性，例如，受单向拉伸的大理石是脆性物体，但在较强的三向压力下压缩时，却能产生明显的塑性变形而不被破坏。

⑶研究金属或合金塑性的意义

选择合适的变形方法，确定最好的变形温度、速度来获得最大变形量，以便低塑性难变形的金属与合金能顺利实现成形过程。

2.金属的塑性指标

常用的试验方法有拉伸试验、压缩试验和扭转试验

指标有：

延伸率、收缩率、压缩程度、扭转角度和扭转圈数

二、变形抗力

变形抗力是指在一定的加载条件下和一定的变形温度、速度条件下，引起塑性变形的单位变形力的大小，或者说金属抵抗塑性变形的能力。

金属的变形抗力是指该材料在变形瞬间的屈服强度，金属内部的应力达到该值时，便开始产生塑性变形。

三、影响金属塑性变形和变形抗力的因素

1.金属自然性质对塑性和变形抗力的影响

⑴金属化学成份对塑性和变形抗力的影响

①碳钢中碳和杂质元素的影响

a.碳碳对碳钢性能的影响最大。

随着碳含量的增加，渗碳体的数量亦增多，塑性的降低也越大。

左图为退火状态下，碳含量对碳钢的塑性的降低和强度的影响曲线。

b.磷磷是钢中的有害杂质，它使钢的强度、硬度提高，而塑性、韧性降低，在冷变形是影响更为严重，故称为冷脆性。

c.硫硫是钢中的杂质元素，它使钢在热变形时开裂，这种现象称为热脆性。

d.氢氢是钢中的有害元素，表现在两个方面：

一是使的塑性、韧性下降，造成氢脆；二是当氢含量较高的钢锭锻造后以较快速度冷却时，从固体中析出的氢原子来不及向钢坯表面扩散逸出，而聚集在钢内的显微缺陷处形成氢分子，产生局部高压。

如果此时钢中还存在组织应力或温度应力，则在它们的共同作用下可能产生微裂纹，即所谓的“白点”。

白点显著降低了钢的塑性和韧性，会导致工件在淬火时开裂和使用过程中突然断裂。

e.氧氧主要是以氧化物的形式存在于钢中，分布在晶界处。

它能降低钢的疲劳强度的塑性。

②合金元素的影响合金元素加入钢中，使钢的塑性降低，变形抗力提高，其主要原因如下。

a.几乎所有的合金元素都能使铁原子的晶格发生不同程度的畸变，而造成变形抗力的提高和塑性的降低。

b.有些合金元素在钢中形成硬而脆的碳化物，而使金属塑性降低。

c.合金元素改变钢中相的组成，造成组织的多相性，从而使钢的塑性降低，变形抗力提高。

d.合金元素一般都使钢的再结晶温度提高、再结晶速度降低，使钢的硬化倾向增加，塑性降低。

⑵组织状态对塑性和变形抗力的影响

①晶粒度晶粒度愈细小，愈有利于提高塑性，同时也增强了变形抗

力。

②金相组织单相组织（纯金属或单相固溶体）比多相组织塑性好，变形抗力也低。

③铸造组织铸造组织有较粗大的柱状晶和偏析、气泡、夹杂、裂纹等缺陷，降低金属的塑性，不利于金属的塑性成形。

④金属的晶格结构属于面心立方晶格结构的金属塑性良好，而体心立方晶格结构的金属塑性就差。

密排六方晶格结构的金属塑性最差。

2.变形温度－速度条件对塑性和变形抗力的影响

⑴变形温度的影响

随着温度的升高，有利于回复与再结晶，可在变形过程中实现软化以消除加工硬化，降低变形抗力，使在塑性变形过程中造成的破坏和缺陷修复可能性增加；同时，随着温度的升高，可能由多相组织转变为单相组织，导致塑性提高和变形抗力的降低。

塑性随温度升高而提高只在一定条件下才是正确的，因为变形温度的影响是和材料的组织结构有密切关系的。

当相态和晶粒边界状态随着温度变化而发生了变化，在塑性曲线上可能出现凹陷（见上图）。

在区域Ⅰ中一般的金属塑性极低，到-200℃时塑性几乎完全丧失，低温脆性的出现，是与晶粒边界的某些组织组成物温度降低而脆化有关。

塑性降低的区域Ⅱ，位于200～400℃的范围内，此区域为蓝脆区。

塑性降低的区域Ⅲ，位于800～950℃，此区域的出现与相变有关，由于在相变区有铁素体和奥氏体共存，产生了变形的不均匀性，出现附加拉应力，使塑性降低。

此温度区间为热脆区。

塑性降低的区域Ⅳ，接近于金属的熔化温度，此时晶粒迅速长大，发生过热和过烧现象。

下面谈谈塑性增高的区域。

区域1位于100～200℃的范围，在此区域内，塑性增加是由于冷变形时原子动能增加的缘故（热振动）。

区域2位于700～800℃的范围，由400℃到700～800℃，有回复和再结晶发生，这两个过程对塑性都有好的影响。

区域3位于950～1250℃的范围，在此区域中没有相变，钢的组织是均匀一致的奥氏体。

⑵变形速率的影响

当应变速率不大时，随着应变速率的提高塑性降低，变形抗力增大；而在应变速率较大时，随着应变速率的提高塑性增加（受温度效应影响）。

3.受力状态对塑性和变形抗力的影响

在锻造成形的应力状态中，压应力个数愈多，数值愈大，金属塑性愈高，变形抗力也愈大。

反之，拉应力个数愈多，数值愈大，金属塑性愈低。

在塑性加工中，人们通过改变蛮力状态来提高金属的塑性，以保证生产顺利进行，并促进工艺的发展。

例如，在平砧上拔长合金钢时，容易在毛坯心部产生裂纹（见左上图），改用V形砧后，由于工具侧面压力的作用，减小了毛坯心部的拉应力，从而避免裂纹的产生（见左图）。

4.其它因素对金属塑性和变形抗力的影响

⑴不连续变形的影响一次连续变形条件下可能产生的最大变形程度。

在不连续变形（或多次分散变形）的情况下，金属的塑性亦能得到提高，特别是低塑性的钢与合金热变形时更为明显。

不连续热变形条件下使金属塑性提高的原因主要是：

①在分散变形中每次所给予的变形量都较小，远低于金属的断裂的塑性极限，所以在金属内产生的应力也较小，不足以引起金属的断裂。

②在各次变形的间歇时间内能更充分地进行软化过程，使金属的塑性在一定程度上得到恢复。

⑵尺寸（体积）因素的影响

变形体的尺寸（体积）会影响金属的塑性。

尺寸越大，其化学成份和组织越不均匀，且内部缺陷也越多，因而导致塑性越低；但当变形体的尺寸（体积）达到某一临界时，塑性将不再随体积的增大面降低。

对于钢锭来说，这种塑性的降低就更为显著。

⑶坯料表面状况的影响

坯料表面越光滑，镦粗时的极限变形就越大；反之，坯料表面粗糙或有裂纹、夹杂等缺陷时，变形过程中应力集中，塑性低导致锻件开裂。

⑷工具、模膛表面状况的影响

金属与工具或模膛之间在锻造过程中发生相对滑动，产生摩擦力，引起不均匀变形，从而产生附加应力和残余应力。

四、提高金属塑性和降低变形抗力的基本途径

⑴提高材料成份和组织的均匀性

合金铸锭的化学成份和组织通常是很不均匀的，若在变形前进行高温扩散退火，能起到均匀化的作用，从而提高塑性。

对于高合金钢锭，根据成份的不同，可在1050～1150℃甚至更高一些的温度范围内长时间保温度，同样能起到良好的效果。

⑵合理选择变形温度和应变速率

合金钢的始锻温度通常比相同碳量的碳钢低，而终锻温度则更高，其始、终锻的锻造温度范围一般仅100～200℃。

若加热温度选择过高，则易使晶界处的低熔点物质熔化，而晶粒有过分长大的危陷；而若变形温度选择过低，则回复再结晶不能充分进行，加工硬化严重。

这一切都会造成金属塑性的降低，导致锻造时开裂。

对于具有速度敏感性的材料，还要注意合理选择应变速率。

⑶选择三向压缩性较强的变形方式

挤压变形时的塑性一般高于开式模锻。

而开式模锻又比自由锻更有利于塑性的发挥。

在锻造低塑性材料时，可采用一些能增强三向应力状态的措施，以防止锻件开裂。

如对低塑性难变形的高合金钢，镦粗时外面加下个低碳钢套，即所谓包套镦粗（见左图），使镦粗时坯料侧表面处于受压状态，防止切向受拉而产生裂纹。

另外，采用凹形砧（V形砧、弧形砧）或摔子拔长轴类锻件，不仅提高了拔长速度，而且锻件的侧表面压力增加，塑性有所提高，而且防止表面和心部产生裂纹。

⑷减小变形的不均匀性

不均匀变形会引起附加应力，促使裂纹的产生。

合理的操作规范，良好的润滑，合适的工、模具形状等都能减少变形的不均匀性。

例如，选择合适的锻造比，可以避免毛坯心部锻不透引起内部裂纹的产生；镦粗时采用铆镦、叠镦（见上图）或在接触表面施加良好的润滑等，都有利于减小毛坯的鼓形和防止表面纵向裂纹的产生。

第二节塑性变形和变形力

一、塑性变形的表示方法

在外力作用下所引起固体的形状和尺寸的改变统称为变形。

1.塑性变形

金属在变形时将外力作用去除后，不能恢复到原来的形状和尺寸，保留下为的永久变形，称为塑性变形。

2.变形程度

在锻造生产中，变形程度（变形的大小）常用变形量来表示。

⑴绝对变形量变形前的尺寸与变形后尺寸差值的绝对值表示绝对变

形量。

该变形量有压下量、展宽量和伸长量，分别按下式计算：

压下量△h=HO-H1展宽量△b=BO-B1伸长量△l=LO-L1

⑵相对变形量用绝对变形量的大小与原始尺寸的比值来表示相对变

对变形量，相对变形量用ε来表示，分别按下式计算。

相对压缩εh=△h/H0×100%

相对展宽εb=△h/B0×100%

相对伸长εl=△h/L0×100%

在实际生产中，还可能用其它方式来表示变形程度，例如在拔长生产中，多采用断面收缩率、拔长比来表示。

二、应变速率

锻造时工件变形速度用应变速率表示比较确切。

应变速率就是变形程度对时间的变化率，或者说是应变对时间的变化率。

按下式计算：

ρ＝ε/t

式中，ρ表示应变速率，s-1

ε用相对变形表示变形量

t变形过程中所经过的时间，s

一般用最大主变形方向的变形速率来表示各种变形过程的应变速率。

在锻造时用高度方向应变速率来表示。

三、塑性变形过程中的力学分析

作用在变形物体上的外力有表面力和体积力（或称质量力）两种。

表面力是作用在变形物体表面上的力，有时也叫接触力。

它可以是集中力，但在通常情况下是分布力。

锻造成形通常就是由这种力所引起的。

体积力是作用于变形物体上每个质点的力，如重力、惯性力等。

在锻造过程中，体积力相对表面力的作用是很小的，所以忽略不计。

因此，在锻造生产中通常讲的外力，就是指表面力。

1.外力

⑴通常把设备的可动工具部分对金属坯料所作用的力叫做作用力或主动力。

例如水压机锻造时，上砧对坯料作用的压力P及拉丝钳对工件所作用的拉力P（见左图）。

作用力的大小由物体变形时所需的能量多少来决定，即取决于变形时所需要的变形功。

⑵约束反力

变形力在主动力作用下，其运动受到工具及另外组成部分阻碍而反作用于变形物体上的力，它与主动力相互约束，以保证金属的变形。

除此之外，金属变形时，质点的流动又会受工具表面上摩擦力的制约。

这些力都称为约束反力。

因此，锻造时变形体与工具在接触表面上的约束力有正压力和摩擦力。

①正压力

沿工具和变形接触面的法线方向，阻碍金属流动的力，它的方向和接触面垂直，并指向变形体，如上图中N的方向。

②摩擦力

沿工具与变形接触面的切线方向，阻碍金属流动的力，它的方向和接触面平行，并与金属质点流动或变形趋势相反，如上图中T的方向。

它是由金属坯料和工具之间的摩擦作用产生的。

2.内力与应力

⑴内力

当物体在外力作用下，并且物体的运动受到阻碍时，为了平衡外力而在物体内部产生和力叫做内力。

内力是金属内部在外力作用下而引起变形时产生的一种抵抗力。

外力去除，内力也随着消失。

此外，在锻造过程中，如加热不均匀，冷却不均匀，再结晶不均匀，变形不均匀及组织转变等都能产生内力。

⑵应力

单位面积上的内力称为应力。

σ＝P/F

直接由外力作用引起的应力称基本应力（见上图）。

由于金属组织、化学成份和温度差等原因，使坯料变形不均匀而引起的应力称为附加应力。

在取消外力后，仍然留在坯料内就的应力称为残余应力。

一般情况下，作用于截面上的应力，可用两个特定方向上的应力表示。

一个是沿着截面法线方向，称为正应力；另一个是沿着截面切线方向，称为剪应力。

第三节金属塑性变形的基本定律

1.剪应力定律

金属塑性变形时，只有当其内部最大剪应力达到临界值时，才能产生塑性变形。

2.体积不变定律

由于金属塑性变形过程中体积变化很小（只有烧损），所以，常假定金属体积在变形前后相等，这便于工艺计算。

3.最小阻力定律

如果金属在变形过程中其质点有可能向不同方向流动的话，则变形体各质点将向阻力最小的方向流动，这个规律称之为最小阻力定律。

它可以定性地用来确定金属塑性变形时金属质点质点的流动方向。

如矩形坯料镦粗时，断面上各质点基本上沿垂直周边，即质点的最短法线方向流动，大致按上图所示分区流动。

镦粗的结果是将趋于椭圆形，继续镦粗，最后变为各向阻力均相等的圆形截面。

最小阻力定律在分析金属流动方向，选择坯料尺寸，确定工具形状和尺寸，设计工序等方面有一定的意义。

例如，在平砧上拔长时，根据最小阻力选择合适的砧宽或控制合理的送进量，以提高拔长效率（见左图c）。

修正工序，不需要大的轴向伸长，可以选用左图a所示的操作方法。

第四节金属的加工硬化和软化过程

一、加工硬化

金属在塑性变形过程中，随着变形程度的增加，强度和硬度提高，而塑性、冲击韧性降低，这种现象称之为加工硬化。

加工硬化的原因是由于塑性变形后，晶格发生歪扭，晶粒碎化，滑移阻力增加，所以要进一步变形，就要增大变形力，依此下去，变形程度越大，强度会越高，塑性越差，加工硬度越严重。

二、回复和再结晶

经冷变形的金属，由于晶格歪扭畸变，晶体不均匀变形，在晶格体内部存在残余应力，使之处于一种不稳定的状态。

在常温下，无法完成从不稳定状态到稳定状态的恢复过程，随着加热温度的提高，加热时间的延长，其组织一般要经历回复，再结晶阶段，以消除加工硬化现象，所以也称为软化过程。

1.回复

当加工硬化的金属加热到一定温度时，原子运动加快，于是变形时歪扭的晶格，基本上恢复到原先有规则的排列，残余应力大大降低，变形金属的某些力学性能，得到一定恢复，如塑性稍有提高，变形抗力有所下降。

但回复作用并不能改变晶粒的形状、大小及在变形时所形成的方向性（即所谓变形织构）。

同时也不能使晶粒内部及晶间物质破坏现象得到恢复。

因此，加工硬化现象未全部消除，力学性能变化不大。

回复温度取决于金属种类，它与金属的熔点有关。

对纯金属而言，回复温度一般为T回≥（0.25～0.3）Tm（Tm为金属熔点的绝对温度）

2.再结晶

当温度升到一定值时，变形了的晶粒便开始发生变化。

通常在各被破碎晶界及晶格被歪扭的部位，由细小晶块或破碎重新形成结晶核心，接着重新成长为等轴的小晶粒。

这些新晶粒不断成长和扩大，逐渐取代已变形的晶粒，这一过程称再结晶。

开始形成新晶粒，称为起始再结晶或一次再结晶；如果温度继续升高，再结晶后的新晶粒，迅速相互吞并长大，此过程称为聚合再结晶，也称为二次再结晶。

由于金属的再结晶是通过成核和长大过程来完成的，因此，再结晶完全消除了加工硬化所引起的一切后果：

使拉长的晶粒变成等轴晶粒；消除了晶粒变形的纤维组织及其有关的方向性；消除了各种残余应力以及由于变形过程在金属内产生的某些裂纹和空洞；使金属化学成份的不均匀性得到改善；恢复了金属的力学性能、物理性能。

再结晶过程不时瞬是完成的，从开始到完成有一个过程。

影响再结晶过程的因素很多，主要有加热温度、保温时间、原始晶粒度、变形程度以及金属的化学成份等。

金属开始再结晶的最低温度，称为再结晶温度（T再）。

T再＝（0.4～0.5）Tm（Tm为金属熔点的绝对温度）

影响再结晶温度的因素有以下主要几个方面：

⑴变形程度的影响

对于各种金属来说，再结晶需要一个最小变形量，低于这一变形量，就不会产生再结晶。

一般随变形程度和增加，再结晶温度降低；但随着变形程度的进一步增加，金属开始再结晶的温度将趋于某一恒定值，即所谓金属的最低再结晶温度。

⑵保温时间的影响

在一定的变形温度条件下，保温的时间越长，或加热的时间越长，再结晶温度就越低。

⑶金属中杂质的影响

金属的纯度越高，则其再结晶温度就越低。

金属中合金元素成份越复杂，再结晶温度就越高。

⑷原始晶粒大小的影响

原始晶粒越粗大，再结晶温度就越高。

3.再结晶晶粒的大小

再结晶晶粒大小直接影响金属的使用性能和工艺性能以及表面质量等。

通常影响再结晶晶粒大小主要有下面几个方面：

⑴合金成份的影响

随合金元素及杂质含量的增加，晶粒尺寸将减小。

合金纯度愈高，晶粒愈易粗大；单相合金的晶粒比多相合金的晶粒易于粗大。

⑵原始晶粒大小的影响

原始晶粒愈大，则变形与再结晶后的晶粒也粗大。

随着变形程度的增加，原始晶粒大小的影响将减弱。

⑶加热温度与时间的影响

随加热温度的升高及时间的延长，晶粒长大的速度将迅速提高，使最终的晶粒尺寸变得粗大。

⑷变形程度的影响

当加热温度一定时，再结晶后的晶粒尺寸和变形程度之间存在左下图的关系。

图中b点称为临界变形程度，它的物理意义不仅意味着在该条件下再结晶时会得到极粗的晶粒，而且还包含着变形程度必须大于它，才能使金属产生再结晶。

临界变形程度随加热温度、变形温度、杂质及原始组织的不同而变化。

对碳钢来说，临界变形程度约为2%～10%，高合金钢一般为0～15%。

第五节金属塑性变形的分类

按照硬化和硬化解除过程中谁占优势来对变形进行分类，可分为以下几类：

1.热变形

锻造时再结晶得以充分进行的变形过程，称为热变形或热锻（具有完全硬化解除的变形）。

由于消除了硬化过程，它具有热变形金属塑性好、变形抗力低、可锻性好，并能改善金属组织和力学性能的特点。

T≥0.7Tm

2.不完全热变形（具有不完全硬化解除）

锻造时再结晶进行得不充分的变形称为不完全变形。

不完全变形时，在变形结束后，在金属中同时存在有两种不同类型的显微组织，一种是再结晶后没有缺陷的组织（等轴晶），另一种是非再结晶（具有拉长了的晶粒）组织。

不完全变形的锻件，具有较高数值的残余应力。

T＝（0.5～0.7）Tm

3.不完全冷变形（温变形）

锻造时没有再结晶产生，但回复过程得以进行的变形称为不完全冷变形（不完全硬化的变形）。

不完全冷变形吸收了冷、热变形中的部分优点，同时克服冷、热变形的一部分缺点。

如，某些工件用冷变形有困难，而用热变形又会使表面氧化、表面质量下降，达不到所需精度时，则采用温变形进行加工。

由于不完全冷变形可以获得精度和表面质量仅次于冷变形的锻件，又保留了加工硬化，因而它是强化金属锻件力学性能的一种手段，对于不能通过热处理手段达到强化效果的材料，尤其适用。

如护环钢（50Mn18Cr5）等。

T＝（0.3～0.5）Tm

温锻时还需避开金属的“热脆区”与“蓝脆区”。

4.冷变形（具有完全硬化的变形）

金属变形过程中只发生加工硬化，不存在回复、再结晶的现象，称为冷变形。

T≤0.3Tm

第六节锻造对金属组织和性能的影响

一、冷变形对金属组织与性能的影响

经过冷变形（冷轧、拉拔和冷冲等）后的金属，由于组织结构特征表现为加工硬化，其组织与性能也将相应地发生变化。

1.金属组织的变化

在冷变形中，随着金属外形的改变，其内部各个晶粒的形状也发生相应的变化，即随着沿最大变形方向被拉长、位细或压扁。

晶粒被拉长的程度（变化程度），取决于变形方式和变形程度。

对于两向压缩和一向拉伸的变形方式，最有利于晶粒的拉长，变形程度越大，晶粒形状的变化也越大。

在晶粒被拉长的同时，晶间夹杂物和第二相也跟着被拉长或拉碎呈链状排列，这种组织称为纤维组织。

变形程度越大，纤维组织越明显。

由于纤维组织的存在，使变形金属的横向（垂直于延伸方向）力学性能降低，使力学性能呈现各向异性。

2.金属力学性能的变化

冷变形的结果是使工件产生加工硬化，突出的表现在强度极限（σb）和布氏硬度（HB），随着冷变形的增加而升高；伸长率（δ）和冲击功（Ak）则降低。

二、热变形对金属组织与性能的影响

1.改善晶粒组织

对于铸态金属，粗大的树枝状晶经过塑性变形及再结晶后，变成了等轴（细）晶粒组织；对于经轧制、锻造或挤压的钢坯或型材，在以后的锻造加工中通过塑性变形与再结晶，其组织进一步得到改善。

2.锻合内部缺陷

铸态金属中的缩孔、疏松、气泡、空隙和微裂纹等缺陷被压实或焊合，从而提高了金属的致密度。

内部缺陷的锻合效果，与变形温度、变形程度、三向压应力状态及缺陷表面的纯洁度等因素有关。

宏观缺陷的锻合通常经历两个阶段：

首先是缺陷区发生塑性变形，使空隙变形、两壁靠合，称为闭合阶段；然后在三向压应力作用下，加上高温条件，使空隙两壁金属焊合成一体，称焊合阶段。

3.破碎并改善碳化物在钢中的分布

对于高速钢、高铬钢、高碳工具钢等，其内部含有大量的碳化物。

这些碳化物有的呈粗大的鱼骨状，有的呈网状包围在晶粒的周围。

通过锻造或轧制，可使这些碳化物被打碎，并均匀分布，从而改善了它们对金属基体的削弱作用。

4.形成纤维组织

在热变形过程中，随着变形程度的增大，钢锭内部粗大的树枝状晶逐渐沿主变形方向伸长，与此同时，晶间的夹杂物、气孔疏松也沿着变形方向延伸，使它们变成条带状、线状或片层状，在宏观试样上沿着变形方向呈现为一条条的细线条纹，即所谓流线。

由一条条流线沟画出来的组织叫热变形纤维组织。

它与冷变形中的纤维组织不同，它是由晶界上非溶物质拉长所造成的，并且不能通过热处理和再结晶的方法来消除。

纤维组织的形成，使金属的力学性能呈现各向异性，沿流线方向较之垂直于流线具有较高的力学性能。

左图给出了45号钢锭经不同锻比拔长后，室温力学性能的变化曲线。

由图可以看出，随着锻造比的增加，钢的力学性能不论是纵向还是横向的都有显著提高。

但当锻造比达到2～5时，由于铸造组织已完全转变为锻造组织，强度指标方面基本上不再随锻造比的增大而增加，但此时已形成纤维组织，使力学性能呈现各向异性，沿纵向和横向的塑性、韧性指标有明显差异。

以后，随锻比的继续增大，横向的塑性、韧性指标显著下降，金属的各向异性也越加严重。

第七节锻造成形件质量的定性分析

锻造成形件的质量除与锻造成形工艺和热处理工艺规范有关外，还与原材料的质量有密切关系。

一、原材料及锻造成形过程中常见的缺陷类型

1.原材料中常见的缺陷

伤痕、折叠、结疤、发裂、白点、夹杂、疏松、缩孔残余

2.变形过程中出现的缺陷

⑴加热不当产生的缺陷

过热、过烧、钢脆、脱碳、增碳、开裂

⑵锻造不当产生的缺陷

粗晶、晶粒不均匀、裂纹（十字裂纹、表面龟裂、飞边裂纹、分模面裂纹、孔边龟裂等）、折叠、穿流、带状组织等

⑶锻后冷却不当产生的裂纹

冷却裂纹、网状碳化物等

⑷锻后热处理不当产生的缺陷

“白点”、硬度不均匀

二、锻件中的空洞和裂纹

坯料都存在像疏松、缩孔残余、偏析、第二相夹杂物等各种各样缺陷，这此缺陷，特别是夹杂物或杂质点一般都位于晶界处。

带有这些缺陷的坯料在锻造成形中，当施加的外载荷达到一定程度时，有夹杂物或第二相质点等缺陷处，会分裂面形成微观空洞。

这些空洞随外载荷的增加而长大、聚集，最后形成裂纹或与主裂纹连接，从而导致成形件的破坏。

裂纹不仅在锻造过程中产生，而且在锻造成形前（下料、加