大型鍛件內(nèi)部質(zhì)量一般通過超聲無損檢測方法進(jìn)行評判,而不同批次鍛件探傷結(jié)果波動大是國內(nèi)整個大型鑄鍛件行業(yè)所面臨的重大難題，根據(jù)對探傷不合格鍛件的取樣分析發(fā)現(xiàn),引起大型鍛件探傷不合格的主要原因包括: 

(1) 由冶煉過程中夾帶入鋼錠中的非金屬夾雜物超標(biāo)引起的微觀裂紋或其他缺陷; 

(2) 在鍛件微觀組織偏析帶中發(fā)生的微觀裂紋 ; 

(3) 鋼錠內(nèi)部原有疏松~ 孔洞等缺陷未閉合而大型鍛件缺陷產(chǎn)生的時間可能在鋼錠凝固~ 鍛造以及后續(xù)熱處理過程中, 因此,無論哪種原因造成的大型鍛件探傷不合格均由鋼錠冶金~ 鍛造以及熱處理3 個工藝過程共同決定 大型鋼錠中的微觀組織偏析難以避免,針對由鍛件組織偏析帶內(nèi)部開裂引起的大型鍛件探傷不合格目前的解決方法主要包括: 

(1) 改進(jìn)鋼錠凝固工藝 以改善鋼錠中微觀偏析的情況 ; 

(2)優(yōu)化鍛前高溫擴(kuò)散工藝 用以消除鋼錠中的枝晶偏析 ; 

(3) 優(yōu)化鍛造工藝 使金屬在三向壓應(yīng)力情況下發(fā)生較大塑性變形 

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 1、鍛件缺陷

某SA508-3鋼大型鍛件熱處理后 超聲波探傷發(fā)現(xiàn)當(dāng)量為7mm的密集型缺陷為確定該鍛件的探傷缺陷性質(zhì)在探傷缺陷嚴(yán)重位置進(jìn)行取樣并進(jìn)行理化檢驗分析對取樣位置材料進(jìn)行化學(xué)成分分析 結(jié)果基本滿足鍛件設(shè)計要求 在缺陷區(qū)域取樣進(jìn)行低倍檢驗正常區(qū)和缺陷處的各類夾雜物均未超標(biāo) 其低倍組織形貌如圖1 所示 鍛件內(nèi)部缺陷為多處平行于主變形方向的線性裂紋 如圖2所示裂紋呈斷續(xù)相連的鋸齒狀 裂紋處及其附近未發(fā)現(xiàn)非金屬夾雜物 說明裂紋的產(chǎn)生與非金屬夾雜物無關(guān) 因此裂紋并不是夾雜性裂紋采用光學(xué)顯微鏡及掃描電鏡對鍛件裂紋處的組織形貌進(jìn)行分析 如圖3 圖4 所示 裂紋存在于偏析帶中 裂紋中間較寬 兩端尖銳 沿晶界擴(kuò)展對試樣的裂紋附近進(jìn)行EdS 線分析 如圖5 所示 發(fā)現(xiàn)偏析條帶中的Mn元素含量較高 圖3 裂紋附近組織形貌

鍛件內(nèi)部缺陷為斷續(xù)鋸齒狀的裂紋缺陷 根據(jù)EdS線分析 鋸齒狀裂紋均出現(xiàn)在鍛件微觀偏析帶內(nèi)微觀偏析條帶的存在使得鍛件局部區(qū)域硬度和體積變化率不同于周圍的正常組織 在熱應(yīng)力 組織應(yīng)力和變形應(yīng)力的共同作用下 偏析條帶內(nèi)易萌生裂紋且在后續(xù)的鍛造和熱處理中逐漸擴(kuò)展 

2 、錐板鐓粗+胎模旋轉(zhuǎn)展平工藝有限元分析為了避免鍛件微觀偏析帶內(nèi)裂紋的產(chǎn)生在大型鍛件的自由鍛過程中,應(yīng)通過優(yōu)化鍛造工藝方法使鍛件內(nèi)部金屬在三向壓應(yīng)力情況下發(fā)生大變形,從而避免新裂紋的產(chǎn)生, 有利于已有閉合裂紋的焊合,使鍛件組織更加均勻O 目前, 大型板類鍛件的基本成形工藝為平板鐓粗+錐板鐓粗+旋轉(zhuǎn)展平方法, 鍛件側(cè)面為自由變形區(qū)域,實際變形效果與平板鐓粗相似, 不利于鍛件內(nèi)部缺陷的消除, 且很可能引起偏析條帶內(nèi)裂紋的產(chǎn)生O 為了優(yōu)化旋轉(zhuǎn)展平方法,將展平過程中增加環(huán)形約束, 即胎模旋轉(zhuǎn)展平方法, 如圖6所示。