在大型鍛造中，當(dāng)原材料質(zhì)量不良或鍛造工藝不當(dāng)時，常易產(chǎn)生鍛造裂紋。下面介紹幾個由于材質(zhì)不良引起鍛裂的情況。
(1)鋼錠缺陷引起的鍛造裂紋
大部分鋼錠缺陷，鍛造時都可能造成開裂，圖片6-8所示為2Cr13主軸鍛件中心裂紋。這是因為該6t鋼錠凝固時結(jié)晶溫度范圍窄，線收縮系數(shù)大。冷凝補縮不足，內(nèi)外溫差大，軸心拉應(yīng)力大，沿枝晶開裂，形成鋼錠軸心晶間裂紋，該裂紋在鍛造時進一步擴展而成主軸鍛件中已裂紋。該缺陷可通過下列措施予以消除：①提高冶煉鋼水純凈度；②鑄錠緩慢冷卻，減少熱應(yīng)力；③采用良好的發(fā)熱劑與保溫帽，增大補縮能力；④采用中心壓實鍛造工藝。
(2)鋼中有害雜質(zhì)沿晶界析出引起的鍛造裂紋。
鋼中的硫常以FeS形式沿晶界析出，其熔點僅有982℃，在1200℃鍛造溫度下，晶界上FeS將發(fā)生熔化，并以液態(tài)薄膜形式包圍晶粒，破壞晶粒間的結(jié)合而產(chǎn)生熱脆，輕微鍛擊就會開裂。
鋼中含銅在1100～1200℃溫度下的過氧化性氣氛中加熱時，由于選擇性氧化，表層會形成富銅區(qū)，當(dāng)超過銅在奧氏體中溶解度時，銅則以液態(tài)薄膜形式分布于晶界，形成銅脆，不能鍛造成形。如果鋼中還存在有錫、銻還會嚴重降低銅在奧氏體中的溶解度，加劇這種脆化傾向。鋼鍛件網(wǎng)狀裂紋，因含銅量過高，鍛造加熱時，表面選擇性氧化，使銅沿晶界富集，鍛造裂紋沿晶界富銅相生核并擴展而形成。
(3)異相(第二相)引起的鍛造裂紋
鋼中第二相的力學(xué)性能往往和金屬基體有很大的差別，因而在變形流動時會引起附加應(yīng)力導(dǎo)致整體工藝塑性下降，一旦局部應(yīng)力超過異相與基體間結(jié)合力時，則發(fā)生分離形成孔洞。例如鋼中的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅酸鹽等等。假如這些相呈密集。鏈狀分布，尤其在沿晶界結(jié)合力薄弱處存在，高溫鍛壓就會開裂。20SiMn鋼87t錠因細小的AlN沿晶界析出引起鍛造開裂的宏觀形貌，其表面已經(jīng)氧化，呈現(xiàn)多面體柱狀晶。微觀分析表明，鍛造開裂與細小的顆粒狀A(yù)lN沿一次晶晶界大量析出有關(guān)。
防止因氮化鋁沿晶析出引起鍛造開裂的對策是：
1)限制鋼中加鋁量，去除鋼中氮氣或用加鈦法抑制AlN析出量；
2)采用熱送鋼錠，過冷相變處理工藝；
3)提高熱送溫度(＞900℃)直接加熱鍛造；
4)鍛前進行充分的均勻化退火，使晶界析出相擴散。
