導讀：鍛造在（zài）中國有著悠久的曆史，它（tā）是以手工作坊的生產方式（shì）延續（xù）下來（lái）的。大概是在20世紀初。它才逐漸以（yǐ）機械工業化的生產方式出現在鐵路（lù）、兵工、造船等行業中。這種轉變的主要標誌就是使用了鍛造能力強大的機器。

鍛造

在汽車製造過程中，廣泛地采用鍛造的（de）加工方法。隨著科技的進步，對工件（jiàn）精度要求（qiú）的不斷提（tí）高，具有高效率、低成本、低（dī）能耗、高質量等優點的精密鍛（duàn）造技術得到越來越廣泛的應用。依據金屬塑性成形時（shí）的變形溫度不同，精密冷鍛成形可分（fèn）為（wéi）冷鍛成形、溫度成形、亞熱鍛成形、熱精鍛成形等，生產的汽車零部（bù）件包括：汽車離合（hé）器接合齒圈、汽（qì）車變速器的輸入軸零件（jiàn）、軸承圈、汽車等速萬向節滑套係列（liè）產品、汽（qì）車（chē）差速器齒輪、汽車（chē）前軸等（děng）。

常見的汽車鍛造件

一、鍛造的定義和（hé）分類

1. 鍛造的定義

鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和（hé）尺寸鍛件的加工方法（fǎ），鍛壓（鍛造與衝壓（yā））的（de）兩大組成部分之一。

通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產生的鑄態疏鬆等（děng）缺陷（xiàn），優（yōu）化微觀組織結（jié）構，同時由於保（bǎo）存（cún）了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優於同樣材料的鑄件（jiàn）。相關機械中（zhōng）負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋製的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。

2. 鍛造（zào）的分類（lèi）

按照（zhào）生產（chǎn）工具不同，可（kě）以將鍛造技術分成自由鍛造，模塊（kuài）鍛造，碾環和特種鍛造。

自由鍛（duàn）：指用簡單的通用性工具，或（huò）在鍛造設備的上（shàng）、下砧鐵之間直接對坯料施加（jiā）外力，使坯料產生變形（xíng）而獲得所需的幾何形狀及內部質量的鍛件的加（jiā）工方（fāng）法。

模鍛：指金屬坯料在具有一定形狀的鍛模膛內受壓變形而獲得鍛件。模鍛可分為熱模鍛、溫鍛和冷鍛。溫鍛和冷鍛（duàn）是模鍛的未來（lái）發展方（fāng）向（xiàng），也代表（biǎo）了鍛造技術水平的高低。

碾環：指通過專用設備碾環機生產不同直徑的環形零件，也用來生產（chǎn）汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛（duàn）造、液態（tài）模（mó）鍛等鍛造方式，這（zhè）些方式（shì）都比較適用於生產某些特殊形狀的（de）零（líng）件。例如，輥（gǔn）鍛可以作為有效的預成形工藝，大幅降低後續的成形（xíng）壓力（lì）；楔橫軋可以生產鋼球、傳動軸等零件；徑向（xiàng）鍛造則可（kě）以生產大型的炮筒、台階軸等（děng）鍛件。

按照鍛造溫度，可以將鍛造技術分為熱鍛、溫鍛和冷鍛。

鋼的開始再結晶（jīng）溫度約727℃，但普遍采用800℃作為劃分線，高於800℃的是熱鍛；在300～800℃之間稱為溫鍛或半熱鍛，在室溫下進行鍛造的稱為冷鍛。用於大多（duō）數行業的鍛件都是熱鍛，溫鍛和冷鍛主要用於汽車（chē）、通用機械（xiè）等零件的鍛造，溫（wēn）鍛（duàn）和冷鍛可以（yǐ）有效的節材。

根據鍛模的運動方式，鍛造又可分（fèn）為擺輾、擺（bǎi）旋鍛、輥鍛、楔橫軋、輾環和斜軋等方式。

3. 鍛造用料（liào）

鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼（gāng）和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金，鐵基高溫合金，鎳基高溫合（hé）金，鈷基高溫合（hé）金的變（biàn）形合金（jīn）也采用鍛造（zào）或軋製方式完成，隻是這（zhè）些合金由於其塑性區相對較（jiào）窄，所以鍛造難度會相（xiàng）對較大，不同材料的（de）加熱溫度，開鍛溫度與終鍛溫度（dù）都有嚴格的要求。

材（cái）料的原始狀態有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態金屬。金屬在變形前的橫斷麵積與變形後（hòu）的橫斷麵（miàn）積之比稱為鍛造比。

正確地選擇鍛（duàn）造比、合理的加熱溫度及保溫時間、合理的始鍛溫（wēn）度和終鍛溫度、合理的變形（xíng）量及變（biàn）形速度對提高產（chǎn）品質（zhì）量、降低成本有（yǒu）很大關係。

二、常用的鍛造方法及（jí）其優缺點

1、自由鍛

自（zì）由鍛是指用簡單的通用性工具，或在鍛（duàn）造設備的上、下砧鐵之間直接對坯（pī）料施加外（wài）力,使坯料產生變形而獲（huò）得所（suǒ）需的幾何形狀及內部質（zhì）量的（de）鍛件（jiàn）的加工方法。采用（yòng）自由鍛方法生產的鍛件稱為自由鍛件。

自（zì）由鍛

自由鍛都是（shì）以生產批量不大（dà）的鍛件為主，采用鍛錘（chuí）、液壓機等鍛造設備對坯料進行成形加工，獲得合格鍛件。自由鍛的（de）基本工序包括鐓粗、拔（bá）長、衝孔、切割、彎曲、扭轉、錯移及鍛接等。自由鍛采（cǎi）取的都是熱鍛方（fāng）式。

自由鍛造工（gōng）序包括基本工序、輔助工序、精整工序。

自由鍛造的基本工（gōng）序：鐓粗、拔長（zhǎng）、衝孔、彎曲、切割（gē）、扭轉、錯移及鍛接等，而實（shí）際生產中最常（cháng）用的是鐓粗、拔長（zhǎng）、衝孔這三種工序。

輔助工序：預先變形（xíng）工序，如壓鉗口、壓鋼錠棱邊、切肩等。

精整工序：減少鍛件表麵缺陷的工（gōng）序，如清除鍛件表麵凹凸（tū）不平及整形等。

鐓粗

拔長

衝孔

優點：

(1) 鍛造靈活性大，可以生產不足100kg的小（xiǎo）件，也可以（yǐ）生產大（dà）至300t以上的重型件；

(2) 所用工具為簡單的通用工具；

(3) 鍛件（jiàn）成形是使坯料分區域逐步變形，因而，鍛造同樣鍛件所需（xū）鍛造設備的噸（dūn）位比模型鍛造（zào）要小得多；

(4) 對（duì）設備（bèi）的精度要求低；

(5) 生產周期（qī）短。

缺點及局限性：

(1) 生產效（xiào）率比模型鍛造低得多；

(2) 鍛（duàn）件（jiàn）形狀簡（jiǎn）單、尺寸精度低、表麵粗糙；工人勞動強度高，而（ér）且要求技（jì）術水平也高（gāo）；

(3) 不易實現機（jī）械化和自動化。

2、模鍛

模鍛是指在專用模鍛（duàn）設備上利（lì）用模具使毛坯成型而獲得（dé）鍛件（jiàn）的鍛造方法。此方法（fǎ）生產的（de）鍛件尺（chǐ）寸精確，加工餘量較小（xiǎo），結構也比較複雜生產率高。

模（mó）鍛

按所用設備的（de）不同分類：錘上模鍛、曲柄壓力機模鍛、平鍛機上模鍛及摩擦壓力機上模鍛等。

錘上模鍛最常用的（de）設備是蒸（zhēng）汽-空（kōng）氣模鍛錘、無砧座錘和高速錘（chuí）等。

鍛模模膛：根（gēn）據其功用不同（tóng）可分為模鍛模膛和製坯模膛兩大類。

錘上模鍛所用的鍛模

（1—錘頭；2—上模；3—飛邊槽；4—下模；5—模墊；6，7，10—緊固楔鐵（tiě）；8—分模麵；9—模膛）

1）模鍛模膛

(1) 預鍛（duàn）模膛：預鍛模膛的作用是使毛坯變（biàn）形到接近於鍛件的形狀和尺寸，這（zhè）樣在進行終鍛時，金（jīn）屬容易填滿模膛而獲得鍛件所需要的尺寸。對於形狀簡單的鍛件或批（pī）量不（bú）大時可不（bú）設預鍛模膛。預鍛模膛的圓角（jiǎo）和斜度要（yào）比（bǐ）終鍛模膛（táng）大得多，而且沒（méi）有飛邊槽（cáo）。

(2) 終（zhōng）鍛模膛（táng）：終鍛模膛的作用是使毛坯最後變形到鍛件所要求的形狀和尺寸，因此（cǐ），它的形狀（zhuàng）應和鍛件（jiàn）的形狀相同；但因（yīn）鍛件冷卻（què）時要（yào）收縮，故終鍛模膛的尺寸應比鍛件尺寸放大一個收縮量。鋼（gāng）鍛件收（shōu）縮量取（qǔ）1.5%。另外（wài），沿模膛四周（zhōu）有飛邊槽，用以增加金屬從模膛中流（liú）出的阻力，促使金屬（shǔ）充滿模膛，同時容納多餘的金屬。

2）製坯模膛

對（duì）於形狀複雜的鍛件，為了使（shǐ）毛（máo）坯形狀基本符合鍛件形（xíng）狀，以便使金屬能合理分（fèn）布和很好地充滿模（mó）膛，就必須預先在製坯（pī）模膛內製坯。

彎曲連杆鍛造（zào）過程

(1) 拔長模膛：它是（shì）用來減少毛坯某（mǒu）部分的橫截（jié）麵積，以增加該部（bù）分（fèn）的長度。拔（bá）長模膛分為開式和閉式兩種。

拔長模膛：(a)開式；(b)閉式

(2) 滾壓模膛：它是用來減少毛坯某（mǒu）一部（bù）分的橫截麵積，以增加另一部分（fèn）的橫截麵積（jī），從而使金屬（shǔ）按鍛件形狀來分布。滾壓模膛分為開式和閉式兩種。

滾壓模膛：(a)開式；(b)閉式

(3) 彎（wān）曲模膛：對於彎曲的杆類模鍛件，需用彎曲模膛來彎曲毛坯。

彎曲模膛（táng）

(4)切斷模（mó）膛：它是在上模與下模的角上組（zǔ）成一對刀口，用來（lái）切斷金屬。

切斷模膛

優點：

• 生產效率較高。模鍛時，金屬的變形在模膛內進行（háng），故能較快獲得所需形狀；
• 能鍛造形狀複雜（zá）的鍛（duàn）件，並可（kě）使金屬流線分布更為合理，提高零件的（de）使用壽命；
• 模鍛件的尺寸較精確，表（biǎo）麵（miàn）質量較好，加工餘量較小；
• 節省金屬材料，減少切削加工工作量。
• 在批量足夠的條件下（xià），能降低零件成本。

缺點及局限性：

• 模鍛件的重量受到一般模鍛設備能力的限（xiàn）製，大多在7OKg以下；
• 鍛模的製造周期長（zhǎng）、成本高；
• 模鍛設備的投資費用比自由鍛大。

3、輥鍛

輥鍛是指（zhǐ）用一對相向旋轉的（de）扇形模具使坯料產（chǎn）生塑性變形，從而獲得所需鍛件或鍛坯的鍛造工藝。

輥鍛（duàn）示意圖

輥鍛（duàn）變形原理如上所示。輥鍛變（biàn）形是複雜的三（sān）維（wéi）變形。大部（bù）分變形（xíng）材料沿著長度方向（xiàng）流動使坯料長度增加，少部分材料橫向流動使坯料寬度增加。輥鍛過程中坯料根截麵麵積不斷減小（xiǎo）。輥鍛適（shì）用於（yú）軸類件拔長，板坯輾片及（jí）沿長度方向分配材（cái）料等變（biàn）形過程。

輥鍛可（kě）用於（yú）生產（chǎn）連杆（gǎn）、麻花鑽頭、扳手、道釘、鋤、鎬和透平葉片等。輥鍛工藝利用軋製成形原理逐步地使毛（máo）坯變形。

與普（pǔ）通模鍛相比，輥鍛具有（yǒu）設備結構較簡單、生產平穩、振動和噪音（yīn）小（xiǎo）、便於實現自動化、生產效率高等優點。

4、胎模鍛

胎模鍛是采用自由鍛方法（fǎ）製坯，然後在胎模中最後成形的一種鍛造方（fāng）法，是介於自由鍛與模（mó）鍛之間（jiān）的一種鍛造方法。在（zài）模鍛設備（bèi）較（jiào）少，大部為自由（yóu）鍛（duàn）錘中小型企業應（yīng）用普遍。

胎模鍛使用胎模的種類很多，生產中常用的有：型（xíng）摔（shuāi）、扣模、套模、墊模、合模等。

扣模

開式筒模：(a)整體（tǐ）筒模；(b)鑲塊（kuài）筒（tǒng）模；(c)帶墊模筒模

閉式（shì）筒模

閉（bì）式（shì）筒模多（duō）用於回轉體鍛件的鍛造。如兩端麵帶凸台的齒輪等，有時也用於非回轉體鍛（duàn）件的鍛造。閉式筒模鍛造屬無飛邊（biān）鍛造。

對於形狀複雜的胎模鍛件，則需在筒模（mó）內再加兩個半模(即增加一個分模麵)製成組合筒模，毛坯在由兩個半模組成的模膛內成形。

組合筒模（1—筒模；2—右半模；3—衝頭；4—左半（bàn）模；5—鍛件）

合模

合膜通常由上下模兩部分組成。為了使上下模吻合及不使鍛件產生錯移，經常用導柱和（hé）導銷定位。合模多用於生產形狀複（fù）雜的非回轉體鍛件（jiàn），如（rú）連杆、叉形鍛件等。

胎模鍛與自由（yóu）鍛相比有如下優點 ：

(1) 由於坯料在模（mó）膛內成形，所以鍛件尺寸比較精確，表（biǎo）麵比較光潔，流線組織的分布比較合（hé）理，所以質量較高；

(2) 胎（tāi）模鍛能鍛（duàn）出形狀比較複雜的鍛件；由於鍛件形狀由模膛控製，所以坯料成形較快，生產率比自由鍛高1～5倍；

(3) 餘塊少，因而加工餘量較小（xiǎo），既可節省金屬材料，又能減少機加工工時。

缺點及局限性：

(1) 需要噸位較大的鍛（duàn）錘；

(2) 隻能生產小型鍛件；

(3) 胎模的使（shǐ）用壽命較低；

(4) 工作時一般要（yào）靠人力搬動胎（tāi）模，因而勞動強度較大；

(5) 胎模鍛（duàn）用於生產中、小批量的鍛件。

三、鍛造缺陷及分析

鍛造用（yòng）的原材（cái）料為鑄（zhù）錠、軋材、擠材及鍛坯。而軋材、擠材及鍛坯分別是鑄錠經軋製、擠壓及鍛造加（jiā）工成的半成品。一般情況下，鑄錠的內部缺陷或表麵缺陷的出現有時是不可避（bì）免的。再加上（shàng）在鍛（duàn）造過程中鍛造工（gōng）藝（yì）的不當，最終導（dǎo）致鍛件中含有缺陷。以下簡單介紹一些鍛件中（zhōng）常見（jiàn）的缺陷。

1. 由於原材（cái）料的缺陷造成的鍛件缺陷通常有：

表麵裂紋：表麵裂紋多發生在軋製棒材和鍛製棒材上，一般呈直線（xiàn）形狀，和（hé）軋製或鍛（duàn）造的主變形方向（xiàng）一（yī）致。造成這（zhè）種缺陷的原因很多，例如鋼錠內的皮下氣泡在軋製時一麵沿變形方向伸長，一麵暴露到（dào）表（biǎo）麵上和向內部深處發展（zhǎn）。又如在軋製時，坯料的表麵如被劃傷，冷卻時將造成應力集中，從而可能沿劃（huá）痕開裂（liè）等等。這種裂紋若在鍛造前不去掉，鍛造時便可能擴展引起鍛件裂（liè）紋。

折疊：折疊形成的原因（yīn）是當金屬坯料在（zài）軋製過程中，由於軋輥上的型槽定徑不正確（què），或因型槽磨損（sǔn）麵產生的毛刺（cì）在軋製時（shí）被卷入，形（xíng）成和材料表麵成一定（dìng）傾角的折縫。對（duì）鋼材，折縫內有氧化鐵夾雜，四周有脫碳。折疊若（ruò）在鍛造前不去掉，可能引起鍛件折疊或開裂。

結疤：結疤是在軋材表麵局部區域的一層可剝落的薄膜（mó）。

結疤（bā）的形（xíng）成是由於澆鑄（zhù）時鋼液飛濺而凝結在鋼錠表麵，軋製時被壓成薄膜，貼附在軋材的表麵，即為結疤。鍛後鍛件經酸洗清理，薄膜將會剝落而成為鍛件表麵缺陷。

層狀斷口：層狀斷口的特征（zhēng）是其斷口或斷麵與折斷了的石板、樹皮很相（xiàng）似。

層狀斷口（kǒu）多發生在合金鋼（鉻鎳鋼、鉻鎳鎢鋼等），碳鋼（gāng）中也有發現。這種（zhǒng）缺陷（xiàn）的產（chǎn）生（shēng）是（shì）由於鋼中存在的非金屬夾雜物、枝晶偏析以及氣孔疏鬆等缺（quē）陷（xiàn），在鍛、軋過程中沿軋製方（fāng）向被拉長，使鋼材呈片層狀。如果雜質過多，鍛造就有分層破裂的危險。層狀斷口越嚴重，鋼的塑性、韌性（xìng）越差，尤其是橫向（xiàng）力學性能很低（dī），所以鋼材如具有明顯的（de）層片狀缺陷是不合格的

亮線（xiàn）（亮區）：亮線是在縱向斷口上（shàng）呈現結晶發亮的有反射能力的細條線，多數貫穿整個斷口，大多（duō）數產（chǎn）生在軸心部分。

亮線主要是（shì）由於合金偏析造成的。輕微（wēi）的亮線對力學性能影響不大，嚴重的（de）亮線將明顯降低材料的塑性和（hé）韌性（xìng）。

非金屬夾雜：非（fēi）金屬夾雜物主要（yào）是熔煉或澆鑄的鋼水冷卻過程中（zhōng）由於成分之間或金屬與爐氣、容器之間的化學反應形成的。另外，在金屬熔煉和澆鑄時（shí），由於耐火材料落入鋼液中，也能形成夾雜物，這種夾雜物統稱夾渣。在鍛件的橫斷麵上，非金屬夾雜可（kě）以（yǐ）呈點（diǎn）狀、片狀、鏈狀或團塊狀（zhuàng）分布。嚴重的夾雜物容易引起鍛件開裂或降低材料的使用性能。

碳化物偏析：碳化物偏析（xī）經常在含碳（tàn）高的合金鋼（gāng）中出現。其（qí）特征是在局部區域有較多（duō）的（de）碳化物聚集（jí）。它主要是鋼中的萊氏體共晶碳化物和二次網狀碳（tàn）化物，在開坯和軋製時未被打碎（suì）和均勻分布造（zào）成的。碳化物偏析（xī）將降低鋼的鍛造變形性能，易引起（qǐ）鍛件開裂。鍛件（jiàn）熱處理淬火時容易局部過熱、過燒和淬裂。

鋁合金氧化膜：鋁合（hé）金氧化膜一般多位於模鍛件的腹板上和分模麵附近。在低倍組織上呈微細的裂口，在高倍組織上呈渦紋狀，在（zài）斷口上的特征可分兩類：其一，呈（chéng）平整的片狀，顏色從銀灰色、淺黃色直至褐色、暗褐色；其二，呈細小密集而（ér）帶閃光的點狀物。

鋁（lǚ）合金氧化膜（mó）是熔鑄過程中敞露的熔（róng）體液麵與大氣中的水蒸氣（qì）或其它金屬氧化物相互作用時所形成的氧化膜在轉鑄過程中被卷人液體金（jīn）屬的內部形（xíng）成的。

鍛（duàn）件和模鍛件（jiàn）中的氧化膜（mó）對縱向力學性（xìng）能無明顯影響，但對高（gāo）度方向力學性能影響較大，它降低了高度方向強度性能，特別是高度方向的伸長率、衝擊韌度和高度（dù）方向抗腐蝕性能。

白點：白點（diǎn）的主要特征是在鋼坯的縱向斷（duàn）口上呈圓形或橢圓形的銀白色（sè）斑點，在橫向斷口上（shàng）呈細小的裂紋。白點（diǎn）的大小不一，長度由1～20mm或更長。白點在鎳鉻鋼、鎳鉻鉬鋼等合金鋼中常見，普（pǔ）通碳鋼中也有發現，是隱藏在內部（bù）的（de）缺陷。白點是在氫和相變時的組織應力以及熱應力的共同作用（yòng）下產生的，當鋼中含氫量較（jiào）多和熱壓力（lì）加工（gōng）後冷卻（què）（或鍛後（hòu）熱處理）太快時較易產生。

用（yòng）帶有白點的鋼（gāng）鍛造出來的鍛件，在熱處理（lǐ）時（淬火）易發生龜（guī）裂，有（yǒu）時甚至成塊掉下。白點（diǎn）降低鋼的塑性和零件的強度，是應力集中點，它像尖銳的切刀一（yī）樣，在交變載荷的作用下，很容易變成疲勞（láo）裂紋而導致疲勞破壞。所以鍛造（zào）原（yuán）材料中絕對不允許有白點。

粗晶環：粗（cū）晶環常常是鋁合金或鎂合金擠壓棒材（cái）上存在的缺陷。

經熱處理後供應（yīng）的鋁、鎂合金的擠壓（yā）棒材，在其（qí）圓斷麵的外層常常有粗晶環。粗晶環的厚度，由（yóu）擠（jǐ）壓時（shí）的始端到末端是逐漸增加的。若擠壓（yā）時的潤滑條（tiáo）件良好，則在熱處理後可以減小或避免粗晶環。反之，環（huán）的厚度會（huì）增加。

粗晶環的產生原因與很多（duō）因素有關。但主要因素是由於擠壓過程中金屬與擠壓筒之間產生的摩擦。這種摩擦致使擠出來的棒（bàng）材橫斷麵的外表層晶粒要比棒（bàng）材中心處晶粒的破碎程度大得多。但是由於筒壁（bì）的（de）影（yǐng）響（xiǎng），此區溫度低，擠壓時未能完（wán）全再結晶，淬火加熱時未（wèi）再結（jié）晶的晶粒再結（jié）晶並長大吞並已經再結晶的晶粒，於是在表（biǎo）層形成了粗晶環。

有粗晶環的坯（pī）料鍛造時容易開裂（liè），如粗晶（jīng）環保（bǎo）留在鍛件表層，則將降低零件的性能。

縮管殘餘：縮（suō）管殘餘一般是由（yóu）於鋼錠冒口部分產生的集中縮孔未切除幹淨，開坯和（hé）軋製時殘留（liú）在鋼材內（nèi）部而產生的。

縮管殘（cán）餘附近區域一般會出現（xiàn）密集的夾雜物、疏鬆或偏析。在橫向低（dī）倍中呈不規則的皺折的縫隙。鍛造時或熱處理時易引起（qǐ）鍛件開（kāi）裂。

2、備（bèi）料不當產生的缺（quē）陷及其對鍛件的影響（xiǎng）

備料不當產生的缺陷有以下幾種：

切斜：切斜是在鋸床或衝床上（shàng）下料時，由於未將（jiāng）棒料壓緊，致使坯料（liào）端麵相（xiàng）對於縱軸線的傾斜量超過（guò）了規定的許可值。嚴重的切斜，可能在鍛造過程中形成折疊。

坯（pī）料端部彎曲並（bìng）帶毛刺：在剪斷機（jī）或衝床上下料時，由於剪刀片或切斷模刃口（kǒu）之間的（de）間隙過大或由於刃口不銳利，使坯（pī）料在（zài）被切斷之前（qián）已有彎（wān）曲，結果部分金屬被擠人刀片或模具的（de）間隙中，形（xíng）成端部下垂毛刺。

有毛刺的（de）坯料，加熱時易引起局部過熱、過燒，鍛造時易產生折疊和開（kāi）裂。

坯料端麵凹陷：在（zài）剪床上下料時，由於剪刀片之間的（de）間隙太小，金屬斷麵上（shàng）、下裂紋不重合，產生（shēng）二次剪切，結果部分端部金屬被拉掉，端麵成凹陷狀。這樣的坯料鍛造時易產生折疊和開裂。

端部裂紋：在冷（lěng）態剪切大斷麵合金鋼和高（gāo）碳鋼棒料時，常常（cháng）在剪切後3～4h發現端部出現裂紋。主要是由（yóu）於刀片的單位壓力太大，使圓形斷麵的坯料壓扁成橢圓形，這時材料中產生了很大的內應力。而壓（yā）扁的端麵（miàn）力求恢複原來的形狀，在內應力的作用下則常在切料後的幾（jǐ）小時內出現裂紋（wén）。材料硬度過高、硬度不均和材料偏析較嚴重時也易產（chǎn）生（shēng）剪切裂紋。

有端部裂紋的坯料，鍛造時裂紋（wén）將進一（yī）步（bù）擴展。

氣割裂紋：氣割裂紋一般位於坯料端部，是（shì）由於（yú）氣割前原材料沒有預熱，氣割時（shí）產生組織應力和熱應力引起的。

有氣割裂紋的坯料（liào），鍛造時裂紋將進一步擴展。因此鍛前（qián）應予以預先（xiān）清除。

凸芯（xīn）開裂：車（chē）床下料時，在棒料端麵的中心部位往往留有凸芯。鍛造過（guò）程中，由於凸芯（xīn）的斷麵很小，冷卻很快，因而其塑性較低，但坯料基體部分斷麵（miàn）大，冷卻慢，塑性高。因此，在斷（duàn）麵突變交接處成為應力集中的部位，加之兩部分塑性差異較大，故在錘擊力的作用下，凸芯的周圍容易（yì）造（zào）成開裂（liè）。

3. 加熱工藝不當（dāng）常（cháng）產生的（de）缺陷

加熱不當所產（chǎn）生的缺陷可分（fèn）為：

（1）介質影響使坯料外層組織（zhī）化學（xué）狀（zhuàng）態變化而引起的缺陷，如氧化、脫碳、增碳（tàn）和滲硫（liú）、滲銅等；

（2）由內部組（zǔ）織結構的異常變化引起（qǐ）的（de）缺陷，如過熱、過燒（shāo）和未熱透等；

（3）由（yóu）於溫（wēn）度在坯料內部分布不均，引起（qǐ）內應力（如溫（wēn）度應力、組織（zhī）應（yīng）力（lì））過大而產生的坯料開裂等。

下麵介紹其中幾種常見的缺陷：

脫碳：脫碳是指金（jīn）屬在高溫（wēn）下表層（céng）的碳被氧化，使得（dé）表層的含碳（tàn）量較內（nèi）部有明顯降低的現象。

脫碳層的深（shēn）度與鋼的成分、爐氣的成分、溫度（dù）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生脫碳，高碳（tàn）鋼易脫碳（tàn），含矽量多的鋼也易脫碳。

脫碳使零件的強度和疲勞性能下降，磨損抗力減弱。

增碳：經（jīng）油爐加熱的鍛件，常常在表麵（miàn）或部分表麵發生增碳現象。有時增碳層厚度達1.5～1.6mm，增碳層的含碳量達1％（質量（liàng）分數）左右，局部點（diǎn）含碳（tàn）量甚至超過2％（質量分數），出現萊氏體組織。

這主要是在油爐加熱（rè）的情況下，當坯料的位置靠近（jìn）油爐（lú）噴嘴或者（zhě）就（jiù）在兩個（gè）噴嘴交叉噴射燃油的區域（yù）內時，由於油和（hé）空氣混合得（dé）不太好，因而燃燒不完全，結果在坯料的表麵形成還原性的滲碳氣氛，從而產生表麵增碳的效果。

增碳使鍛件的機械加工性能（néng）變壞，切削時易打刀。

過熱：過（guò）熱是指金（jīn）屬坯料的加（jiā）熱溫度過高，或在規定的鍛造與熱（rè）處理溫度範圍內停（tíng）留時間太長，或由於熱效應使溫（wēn）升過（guò）高而引（yǐn）起的（de）晶粒粗（cū）大現象。

碳鋼（亞共析或過共析鋼（gāng））過熱之後往往出現魏氏組織。馬氏（shì）體鋼（gāng）過熱之後，往往出現晶內織（zhī）構，工模具鋼往往（wǎng）以一次碳（tàn）化物角狀化為特（tè）征判定過熱組織。鈦合金過熱後，出現（xiàn）明顯的β相晶界和平直細長的魏氏組織。合金鋼過熱後的斷口會出現石（shí）狀斷口或條狀斷口。過熱組織，由於晶粒粗（cū）大（dà），將引起力學性能降低，尤其是衝擊韌度。

一般過熱的結構鋼經過正常熱處理（正火、淬火）之後，組織（zhī）可（kě）以改善（shàn），性能也隨之（zhī）恢複，這種過熱常被稱之為不穩定過熱；而合金結構鋼的嚴重過熱經一般的正火（包括（kuò）高溫正火）、退火或淬火處理後，過熱組織不能（néng）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（de）加熱溫度過高或在高溫加（jiā）熱區停留時間過長，爐中的氧及其它氧化性氣體（tǐ）滲透到（dào）金屬晶粒間（jiān）的空隙，並與鐵、硫、碳等氧化，形成了（le）易熔的氧化物的共晶體，破壞了晶粒間的聯係，使材料的塑性急（jí）劇降低。過（guò）燒嚴（yán）重的金屬，撤粗時輕輕一擊就裂，拔長時將在過燒處出（chū）現橫向裂紋。

過燒與過熱沒有嚴格的溫度（dù）界線。一般以晶（jīng）粒出現氧（yǎng）化及熔化為特征來判斷（duàn）過燒。對碳（tàn）鋼來說，過燒時晶界熔化、嚴重（chóng）氧化工模具鋼（高速鋼、Cr12型鋼等）過燒時，晶界因熔化而出現魚（yú）骨（gǔ）狀萊氏體（tǐ）。鋁合金過燒時出現晶界熔化三（sān）角區和複（fù）熔球等。鍛件過燒後，往往無法挽（wǎn）救，隻好報廢（fèi）。

加熱裂紋：在加熱截麵尺寸大的大鋼錠和導（dǎo）熱性差的高合金鋼和高溫合（hé）金坯料時，如果低溫階段加熱速度過（guò）快，則坯料因內外溫差（chà）較大而產生很大的熱應力。加之此時坯料由於溫度低而塑性（xìng）較差，若（ruò）熱應力的數值超過坯料的強度極限，就（jiù）會產生由中心向四周呈輻射狀的加熱裂紋，使整個斷麵裂開。

銅脆：銅脆在鍛件表麵上呈龜（guī）裂狀（zhuàng）。高倍觀察時，有淡黃色的銅（tóng）（或銅的固溶體）沿晶界分布。

坯料加熱時，如爐內殘存氧化銅屑，在高溫下氧化（huà）鋼還原為自由銅，熔融的鋼原子沿奧氏體晶界擴展，削弱了晶粒間的聯係。另外，鋼中（zhōng）含銅量較高[＞2％（質量分數）]時，如在氧化性氣氛中加熱，在氧化（huà）鐵皮下形成富銅（tóng）層，也引起鋼脆。

4、鍛造工藝不當常產生的缺陷

鍛造工藝不當產生的缺陷通常有以下幾（jǐ）種：

大晶粒：大晶粒通（tōng）常是由於始鍛溫度過（guò）高和變形程度不足、或終鍛溫度過高、或變形程度落人臨界變形區引起的。鋁合金變形程（chéng）度過大，形成織構；高（gāo）溫合金變形溫度過低，形成混合變形組織時也（yě）可能引起粗大晶粒。晶粒（lì）粗大將使鍛件的塑性和韌（rèn）性降低，疲勞（láo）性能明（míng）顯下降。

晶（jīng）粒不（bú）均勻：晶粒不均勻是（shì）指鍛件某些部位的晶粒特別粗大，某（mǒu）些部位卻（què）較小。產生晶粒不均勻的主要原因是（shì）坯料各處的（de）變（biàn）形不均勻使晶粒破（pò）碎（suì）程（chéng）度不一，或（huò）局部區域的變（biàn）形程度落人（rén）臨界變形區，或高溫（wēn）合金局部加工硬化，或淬火加（jiā）熱時局（jú）部晶粒粗大（dà）。耐熱鋼及高溫合金對晶粒不均勻特別敏（mǐn）感。晶粒不均勻將使鍛件的持久性能、疲勞性能明顯（xiǎn）下降。

冷硬現象（xiàng）：鍛造變形時由於溫度偏低或變形速度太快，以及鍛（duàn）後冷卻過（guò）快，均可能使再結晶引起的軟化跟不上變形引起的強（qiáng）化（硬化），從而使熱鍛後鍛件內部仍部分保（bǎo）留冷變形組織。這種組織的存在提高（gāo）了鍛件的強度和硬度，但（dàn）降低了塑性（xìng）和（hé）韌性。嚴重（chóng）的冷硬現象可（kě）能引起鍛裂。

裂紋：鍛造裂紋（wén）通常是鍛造時存在較大的拉應力、切應力或附加拉應力引起的。裂（liè）紋發生的（de）部位（wèi）通常是在坯料（liào）應力（lì）最大、厚度最薄的部位。如果坯料表麵和內部有微裂紋、或（huò）坯料（liào）內存在組織缺陷，或熱加（jiā）工溫度不當使材料塑性降低（dī），或變形速度過快、變形程度過大，超（chāo）過材料允許的塑性（xìng）指針等（děng），則在撤粗、拔（bá）長（zhǎng）、衝孔、擴孔、彎曲和擠壓等工序中都可能產生裂紋。

龜裂：鍛造龜裂是在鍛件表麵呈現較淺的龜（guī）狀（zhuàng）裂紋。在鍛件成形中受拉應（yīng）力的（de）表麵（例如，未充滿的（de）凸出部分或受彎曲的部分）最容易產生這種（zhǒng）缺陷。

引起龜裂的內因可能是多方麵的：

（1）材料（liào）合Cu、Sn等易熔元素過多；

（2）高溫長時間加熱時（shí），鋼料表麵有銅析出、表麵晶（jīng）粒粗大、脫碳、或經過多次加熱的表麵；

（3）燃料含硫量過高，有硫滲人鋼料表麵。

飛邊裂紋：鍛造飛邊裂紋是模鍛及切邊時（shí）在分（fèn）模麵處產生的裂紋。飛邊裂紋產生的（de）原因可（kě）能是：①在模鍛操（cāo）作中由於重擊使金屬強（qiáng）烈流動產生穿筋現象。②鎂合金模鍛件（jiàn）切邊溫度過低；銅合金模鍛件切邊溫度（dù）過高。

分模麵裂紋：鍛造分模麵裂紋是指（zhǐ）沿鍛件分模麵產生的裂（liè）紋。原材料（liào）非金屬夾雜多，模鍛時向分（fèn）模麵流動與集（jí）中或縮管殘餘在模鍛（duàn）時擠（jǐ）人飛邊後常形成分模麵裂紋。

折疊：鍛造折疊是（shì）金屬變形過程中已氧化過的表層金屬匯合到一起而形成的。它（tā）可以是由兩股（或多（duō）股）金屬對流匯合而形成；也可以（yǐ）是由（yóu）一股（gǔ）金屬的急速大量（liàng）流動將鄰近部分的表層金屬帶著流動，兩者匯合而形成（chéng）的；也可以是由（yóu）於變形金（jīn）屬發（fā）生（shēng）彎曲、回流而形成；還可（kě）以是部分金屬局部變形，被壓人另一部分金屬（shǔ）內而形成。折疊與（yǔ）原材料和坯料的形狀、模具的設計、成形工序的（de）安排、潤滑情況及鍛造（zào）的實際操（cāo）作（zuò）等有（yǒu）關。

鍛造折疊不僅（jǐn）減少了零件（jiàn）的承載麵積，而且工作時（shí）由於此處的應力集中往往成為疲勞源。

穿流：鍛造穿流是流線分布（bù）不當的一種形式。在穿流區，原先成一定角度分布的流線匯合在一起形成穿（chuān）流，並可能使穿流區內、外的晶粒大小相差較為懸殊。穿流產生的原因與折（shé）疊相似，是由兩股金（jīn）屬或一股金屬帶著另一股金屬匯（huì）流而形成的，但穿流部分的（de）金屬仍是一整體（tǐ）。

鍛造穿流使鍛件的力學性能降低（dī），尤其當穿流帶（dài）兩側晶粒相差較懸殊時，性能降低較明顯。

鍛件流線（xiàn）分布不順：鍛造鍛件流線分布不順是指在鍛（duàn）件低倍上發生（shēng）流線（xiàn）切斷、回流、渦流等流線紊亂現象。如果（guǒ）模具設計不當或鍛造方法選擇不合（hé）理，預製毛（máo）坯流（liú）線紊亂；工人操作不當及（jí）模具磨損而使金（jīn）屬產生不均勻流動（dòng），都可以使鍛件流線分布不順。流線不（bú）順（shùn）會使各種力學性能降低，因此對於重要鍛件，都有流線分（fèn）布的要求。

鑄造組織殘留：鍛造鑄造組織殘留主要出現在用鑄錠作（zuò）坯料的鍛件中。鑄態組（zǔ）織主要殘留在鍛（duàn）件（jiàn）的困難變形區。鍛造（zào）比不夠和鍛造方法不當是鑄造組織殘留產生的主要原（yuán）因。

鍛造鑄造組織殘留會使鍛件的性能（néng）下降，尤其是（shì）衝擊韌度和疲勞（láo）性能等。

碳化物偏析級（jí）別不符要求：鍛造碳化物偏析級別（bié）不符要求主要出現於萊氏體工模具鋼中。主（zhǔ）要是鍛件中（zhōng）的碳化物（wù）分布不均勻，呈大塊狀集（jí）中分布或呈網狀分布。造成這種缺（quē）陷（xiàn）的主要原因是原材料碳化物偏析級別差，加之改鍛時鍛比不夠或鍛造方法不當具有（yǒu）這（zhè）種缺陷的鍛件，熱（rè）處理淬火時容易局部過熱和淬裂。製（zhì）成的刃具和模具使用時易崩刃（rèn）等。

帶狀組織：鍛造帶狀組織是鐵素體和珠光體、鐵素體和奧氏體、鐵素體和貝氏體以及鐵素體（tǐ）和馬氏體在鍛件中（zhōng）呈帶狀分布的一種組（zǔ）織，它們多出現在亞共折鋼、奧氏（shì）體鋼（gāng）和（hé）半馬（mǎ）氏體鋼中。這種組織，是在兩相共存的情（qíng）況下鍛造變形時產生的帶狀組織能降低材料的橫向塑性指針，特別是（shì）衝擊韌性。在（zài）鍛造或零件工作時常易（yì）沿鐵素體帶或兩相（xiàng）的交界處開裂。

局部（bù）充填不（bú）足：鍛造局部充填不足主要發生在筋肋、凸角、轉（zhuǎn）角、圓角部（bù）位，尺寸（cùn）不符（fú）合圖樣要求。產生的原因（yīn）可能是：①鍛造溫度低（dī），金屬流動性差；②設備噸位不夠或錘擊力不足；③製坯模設計不合理，坯料體積或（huò）截麵尺寸不合格；④模（mó）膛中堆積氧化皮或（huò）焊合變（biàn）形金屬。

欠壓：鍛造欠壓指垂直於（yú）分（fèn）模麵方向的尺寸普遍增大，產生的原因可能（néng）是：①鍛（duàn）造溫度低。②設備噸位不足，錘擊力不足（zú）或錘擊（jī）次數不足。

錯移：鍛造錯移是鍛（duàn）件沿分模麵的上半部相對於下半部產生位移。產生的原因可能（néng）是：①滑塊（錘頭）與導軌之間的間隙過（guò）大（dà）；②鍛模設計不合（hé）理，缺少消除錯移力的鎖口或導柱；③模具安裝不（bú）良。

軸線彎曲：鍛造鍛件（jiàn）軸線彎曲，與平麵的幾何位置有誤差。產生（shēng）的原因可（kě）能是：①鍛件出模時不注意；②切邊時受力（lì）不均；③鍛件冷卻時各部（bù）分降（jiàng）溫速度不一（yī）；④清理與熱處理不當（dāng）。

5、鍛後冷卻工藝不（bú）當常產（chǎn）生的缺陷

鍛後（hòu）冷卻不當產生（shēng）的缺陷通常有以下幾種：

冷（lěng）卻裂紋：鍛造（zào）鍛後冷卻過程中，鍛件內部會由於冷卻速度過（guò）快（kuài）而產生較大的熱應力，也可能由於組織轉（zhuǎn）變引起（qǐ）較大的組織應（yīng）力。如果這些（xiē）應力超（chāo）過鍛件的強度極限，則使鍛件（jiàn）產生光滑細長的冷卻裂（liè）紋。

網狀碳化物：鍛造在鍛造合碳量（liàng）高的鋼時，如果停鍛溫度高，冷卻速度過慢，則會造成（chéng）碳化（huà）物（wù）沿晶界呈網（wǎng）狀析出。例如，軸承鋼在870～770℃緩冷，則碳化物沿晶界析出。

鍛造網狀碳化物在熱處理時易引起（qǐ）淬火（huǒ）裂紋。另外，它還（hái）使零件的使用性能變壞。

6、鍛後（hòu）熱處理工藝不當常產生的缺（quē）陷

鍛後熱處理工（gōng）藝不當產生的缺陷通常有：

硬度過高或硬度不夠：鍛（duàn）造由於鍛後熱處理工藝不當而造成的鍛件硬度不夠（gòu）的原因是：①淬火溫度太低；②淬火加熱時間太短；③回（huí）火溫度太高；④多次加熱引（yǐn）起鍛件（jiàn）表麵嚴重脫碳；⑤鋼的化學成分不合（hé）格等（děng）。

鍛造由於鍛後熱處理工藝不當而造成的鍛件硬度過高的原因是：①正火後（hòu）冷卻太快；②正火或回火加熱時間太（tài）短；③鋼的化學成分不合格等。

硬度不均：鍛造造成硬度（dù）不均的主要原因是熱處理工藝規定不當，例如一次裝爐量過多或保溫時間太短；或（huò）加熱引起鍛件局部脫（tuō）碳等。

7、鍛件清理（lǐ）工藝不當常產生的缺陷（xiàn）

鍛造鍛件清理時產（chǎn）生的缺陷通常有以下幾種：

酸（suān）洗過度：鍛造（zào）酸洗過度會使鍛件表麵呈疏鬆多孔狀（zhuàng）。這種缺陷主要是由於酸（suān）的深度過高和（hé）鍛件在酸洗槽中停留（liú）時間太長，或由於鍛件表麵清洗不淨，酸液殘留在鍛（duàn）件（jiàn）表麵上（shàng）引起的。

腐蝕裂紋（wén）：鍛造馬氏體不鏽鋼鍛件鍛後如果存在較大的殘餘應（yīng）力，酸洗時則很（hěn）容易在鍛件表麵產生細小網狀的腐蝕裂紋（wén）。若組織粗大將更（gèng）加速裂紋的形成。

四、精密鍛造（zào）在汽車工業中的應（yīng）用

近年來，由於精密鍛造技術（shù）的迅速發（fā）展，推動了（le）汽（qì）車製造業的進步。冷鍛（duàn）件和溫鍛件越來越多地用到汽車工業中，產品形狀越來越接近最（zuì）終形狀，精密鍛（duàn）造（zào）將隨著未來工藝（yì）和相關技術的進步得到（dào）相（xiàng）應發展。另基於降低生產成本、減輕產品重量、簡化零件（jiàn）設計與製造及提升產品附加價值等目的，金（jīn）屬塑性（xìng）成形（xíng）領域正積極朝向高精度（dù）淨形成形技術發展（zhǎn）。

淨形成（chéng）形之（zhī）定義如下：

(1) 相對於傳統（tǒng）塑性成形（Plastic Forming），可得較小之後續機械加工，即可（kě）符合零件之尺寸（cùn）及公差要求之成形製程。

(2) 成形零件局部重要位置不須後續機械加工，即可符合（hé）零件之（zhī）尺寸及公（gōng）差（chà）要求之（zhī）成形製程。

(3) 在符合零件之尺寸及公差範圍內，鍛（duàn）件可不須後續機械（xiè）加工之成形製程。

金屬塑性（xìng）加工現正朝著三大目標發展：

(1) 製品精密化（淨（jìng）形零件開發）

(2) 製程合理化（以最（zuì）小投資成本及生產成本為製程整合與應用之原則）

(3) 自動化、省力化

來源：知乎 華人螺（luó）絲網

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