鍛造比對鍛件力學(xué)性能及組織的影響
生產(chǎn)上一般用鍛造比(通常用K表示)表示鍛造時金屬的變形程度，鍛造
比的大小直接影響材料鍛造后的組織及力學(xué)性能。鍛造比的選取不僅要考慮材料
的成分、鍛件的受力情況,、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鋼錠的截面尺寸等因素，還與鍛件
的成形過程,、變形方式,、冶煉方法等密切相關(guān)。因此鍛造時選取正確的鍛造比具
有十分重要的意義,。

鍛造比對鍛件力學(xué)性能及組織的影響
1．3．1鍛造比的計(jì)算
鍛造比的具體數(shù)值一般用于衡量鑄錠開坯的變形量對組織性能的影響程度,，
鋼錠開坯一般以拔長工序?yàn)橹鳎a(chǎn)上普遍采用公式(1．1)計(jì)算鍛造比【22】： K=丟=㈡2 彳。 L見／ 式中：K為鍛造比,；Ao為鋼錠原始平均截面面積,；An為變形后坯料的截面面積；
Do為鋼錠原始平均直徑,；／9,為變形后坯料的平均直徑,。
對于多工序變形，其總鍛造比的計(jì)算主要有如下三種方法123,241：
*種,，總鍛造比等于各工序的分鍛造比之和： 忙魯+爭一+等卻n一+匕 ㈨2,，
第二種，總鍛造比等于各工序的分鍛造比之積： 祭魯×爭“等都M“K 仆3,，
第三種,，有鐓粗工序時：
K：』 (1．4) 4
式中：A為坯料鐓粗后的截面面積；彳,。為鍛件的截面面積,。

上述計(jì)算方法得到的鍛造比只是鍛件平均變形量的大小。由于鍛件內(nèi)變形不
均勻性,，鍛件橫截面上各點(diǎn)實(shí)際鍛造比與平均變形量有很大的差別,，且鍛造比的
不均勻分布可能導(dǎo)致鍛件組織和力學(xué)性能的不均勻。因此,，研究鍛件的鍛造比分
布及其對力學(xué)‘-1+．tt-各日匕e,影響規(guī)律具有重要意義,。
1．3．2鍛造比對鍛件組織性能的影響
國內(nèi)學(xué)者針對材料的*鍛造比做了大量的研究。陳長民等【251通過實(shí)驗(yàn)研
究了鍛造比對幾種結(jié)構(gòu)鋼的金相組織和力學(xué)性能的影響,，將各種軸類的zui小鍛造
比由一般*的3．0或2．5降低為2．0,。田黨、李順來等【261通過實(shí)驗(yàn)研究了鍛造
比對GH2132合金高低倍組織和室溫拉伸,、沖擊,、高溫拉伸、持久性能的影響,，
分析給出GH2132合金拔長鍛造比應(yīng)選擇3．0~4．0,。呂環(huán)【27】研究了鍛造比對D60
鋼內(nèi)部裂紋的影響，確定鍛造比對改善鍛件內(nèi)部性能具有明顯作用,。于曉光1281
研究了高錳鋼鑄件鍛造工藝,，確定高錳鋼鑄件較合適的鍛造比為3．0～4．0。陳世
瑩等【29】研究了鍛造比及熱處理工藝對30CrNi4MoA鋼力學(xué)性能的影響,，確定了
30CrNi4MoA鋼的*熱處理工藝和鍛造比,。方增松等130J研究了鍛造比對模具鋼
(H13鋼)性能的影響，確定模具鋼(H13鋼)*鍛造比為6．0,。王允禧等【23】
研究了不同鍛造比對45#碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼錠的原始組織和力學(xué)性能影響,，明確
45#鋼鋼錠的*鍛造比為1．5--一3．0，但是鍛造比對改善45#鋼鋼錠的強(qiáng)度指標(biāo)作
用不顯著。
國外學(xué)者圍繞鍛造比對組織性能的影響也進(jìn)行了試驗(yàn)和研究,。Yuki K Y等【3l】
研究了鍛造比對純鈦力學(xué)性能的影響,，Makino T等【32J研究了鍛造比對具有高疲
勞周期性質(zhì)的鋼筋力學(xué)性能影響。
鍛造比對鑄錠組織性能影響的研究表明,，經(jīng)過塑性變形,，鑄錠的組織和力學(xué)
性能發(fā)生很大變化，不同材料的鑄錠變化規(guī)律基本一致,，同時指出鑄錠的鍛造并
不是鍛造比越大越好,，每種材料*鍛造比都有一定的范圍。以碳素結(jié)構(gòu)鋼為例,，
碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼錠采用不同鍛造比進(jìn)行拔長變形后,，隨著鍛造比的增加力學(xué)性能的
變化規(guī)律為：強(qiáng)度指標(biāo)O'b幾乎沒有什么變化，而塑性指標(biāo)巧,、】,；f，和沖擊韌性at
變化很大,。其性能變化與組織變化相對應(yīng),，主要分為三個階段來分析【2l】：
第1階段，鍛造比K=0-,、一2．0左右,，在這個階段中鋼錠發(fā)生下述變化：
*蘋緒論
1)高溫時，鋼錠內(nèi)部的氣泡,、疏松,、微裂紋等在壓應(yīng)力作用下部分焊合，
材料致密性有所提高,。
2)粗大樹枝狀結(jié)晶和柱狀晶組織被破碎,，并再結(jié)晶成細(xì)小的晶粒,，提高了
鋼材的塑性和沖擊韌性,。
3)晶界處集聚的碳化物和非金屬夾雜物的形態(tài)開始發(fā)生改變，碳化物得以
分散,，非金屬夾雜物有的被打碎(如脆性的氧化物),，有的隨鑄錠一起變形(如
塑性的碳化物)。
第1I階段,，鍛造比K=2．0～5．0,，該階段材料內(nèi)部組織性能發(fā)生如下變化：
鍛造比繼續(xù)增加時，晶界處的碳化物雜質(zhì)和金屬流動逐漸形成纖維組織,，使
鍛件的性能呈現(xiàn)方向性,，鍛件的縱向塑性指標(biāo)隨鍛造比的增加略有提高，而橫向
塑性指標(biāo)卻顯著降低。
第1II階段,，鍛造比K>5．0,，該階段材料內(nèi)部組織性能發(fā)生如下變化：
在這一階段中，隨著鍛造比的進(jìn)一步增大,，鍛件中形成了一致的纖維組織,，
此時縱向強(qiáng)度與塑性指標(biāo)均不再提高；橫向性能(主要是塑性指標(biāo))卻繼續(xù)明顯
下降,。
對于不同材料,、不同斷面形狀和尺寸的錠料，因其鑄造冶煉質(zhì)量不一,、合金
元素不同及鑄錠的變形方式不同,，上述各階段鍛造比的范圍也不相同。例如：
40CrNiMoA鋼,，第1階段的鍛造比值大致在4．0左右,，第1I階段的鍛造比大致
在4．0～8．0之間，第1II階段的鍛造比值大于8．0E2¨,。

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