浅析热卷弹簧生产中常见的缺陷

    气泡经过锻压变形会压扁或扩展成裂纹。

    防止气泡的对策是：

    1）充分烘烤炉料与浇注系统；

    2）冶炼时充分脱气，并采用保护浇注工艺；

    3）高温扩散、锻压焊合孔洞缺陷；

    4）及时烧剥表面裂纹。

    5.锻造裂纹

    在大型锻造中，当原材料质量不良或锻造工艺不当时，常易产生锻造裂纹。下面介绍几个由于材质不良引起锻裂的情况。

    （1）钢锭缺陷引起的锻造裂纹

    大部分钢锭缺陷，锻造时都可能造成开裂，图片6-8所示为2Cr13主轴弹簧中心裂纹。这是因为该6t钢锭凝固时结晶温度范围窄，线收缩系数大。冷凝补缩不足，内外温差大，轴心拉应力大，沿枝晶开裂，形成钢锭轴心晶间裂纹，该裂纹在锻造时进一步扩展而成主轴弹簧中已裂纹。该缺陷可通过下列措施予以消除：①提高冶炼钢水纯净度；②铸锭缓慢冷却，减少热应力；③采用良好的发热剂与保温帽，增大补缩能力；④采用中心压实锻造工艺。

（2）钢中有害杂质沿晶界析出引起的锻造裂纹。

    钢中的硫常以FeS形式沿晶界析出，其熔点仅有982℃，在1200℃锻造温度下，晶界上FeS将发生熔化，并以液态薄膜形式包围晶粒，破坏晶粒间的结合而产生热脆，轻微锻击就会开裂。

    钢中含铜在1100～1200℃温度下的过氧化性气氛中加热时，由于选择性氧化，表层会形成富铜区，当超过铜在奥氏体中溶解度时，铜则以液态薄膜形式分布于晶界，形成铜脆，不能锻造成形。如果钢中还存在有锡、锑还会严重降低铜在奥氏体中的溶解度，加剧这种脆化倾向。图片6-9为16Mn钢弹簧网状裂纹，因含铜量过高，锻造加热时，表面选择性氧化，使铜沿晶界富集，锻造裂纹沿晶界富铜相生核并扩展而形成。

（3）异相（第二相）引起的锻造裂纹

    钢中第二相的力学性能往往和金属基体有很大的差别，因而在变形流动时会引起附加应力导致整体工艺塑性下降，一旦局部应力超过异相与基体间结合力时，则发生分离形成孔洞。例如钢中的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅酸盐等等。假如这些相呈密集。链状分布，尤其在沿晶界结合力薄弱处存在，高温锻压就会开裂。图片6-10是20SiMn钢 87t锭因细小的 AlN沿晶界析出引起锻造开裂的宏观形貌，其表面已经氧化，呈现多面体柱状晶。微观分析表明，锻造开裂与细小的颗粒状AlN沿一次晶晶界大量析出有关。

防止因氮化铝沿晶析出引起锻造开裂的对策是：

    1）限制钢中加铝量，去除钢中氮气或用加钛法抑制AlN析出量；

    2）采用热送钢锭，过冷相变处理工艺；

    3）提高热送温度（＞900℃）直接加热锻造；

    4）锻前进行充分的均匀化退火，使晶界析出相扩散。