Defecte și prevenirea oțelului forjat pentru scule

Compania noastra, Aobo Steel, furnizează în principal oțel de scule forjat. Acest articol va discuta problemele cu care ne-am confruntat la forjarea oțelului și cum să le evităm. În general, oțelul cu bară rotundă care este de 70 mm sau mai mare este forjat. Barele mai mici de 70 mm sunt laminate la cald. Forjarea este utilizată pentru plăci cu grosimi de 30 mm sau mai mult, iar laminarea la cald este utilizată pentru grosimi sub 30 mm.

Procesul de producție a oțelului de scule forjat

Oțelul lichid este turnat în lingouri și solidificat în lingouri de oțel. Lingourile de oțel pentru scule cântăresc de obicei între 0,5 și 10 tone. Atunci când este nevoie de topire și rafinare, aceste lingouri servesc drept material de bază pentru procese precum ESR (Electroslag Remelting). Apoi, o mașină de forjat le forjează. Citiți mai multe despre Ce este ESR

Inginerii se referă la raportul dintre aria secțiunii transversale inițiale a unui lingou de oțel și aria sa după forjare ca raport de forjare. Pe măsură ce raportul de forjare crește, procesul descompune microstructura în granule mai fine și elimină micile defecte, îmbunătățind duritatea și ductilitatea. În general, odată ce raportul de forjare depășește 5, duritatea aproape saturează. Considerăm un raport de forjare de 5 ca valoare minimă.

Defecte și prevenire

Defecte de lingouri

1. Segregarea

Segregarea are loc atunci când compoziția chimică și impuritățile unui lingou de oțel se distribuie neuniform în timpul solidificării. Cristalizarea selectivă, modificările de solubilitate, diferențele de densitate și variațiile debitului cauzează această distribuție neuniformă.

Diferitele elemente se dizolvă diferit la temperaturi diferite atât în faza solidă, cât și în cea lichidă. Gradienții variați de temperatură provoacă cristalizare diferită. Contracția în timpul solidificării și reacțiilor chimice duce, de asemenea, la segregare. Acești factori au ca rezultat o distribuție neuniformă a componentelor atât la scară macro cât și la scară micro.

Segregarea cauzează proprietăți mecanice neuniforme și poate duce la defecte de fisurare. Forjarea, recristalizarea, difuzia la temperatură înaltă și tratamentul termic post-forjare elimină segregarea dendritică în lingourile de oțel. Cu toate acestea, segregarea zonală rezistă eliminării prin tratament termic. Inginerii o pot omogeniza doar prin procese repetate de deformare și deformare a desenului.

2. Incluziuni

Compușii nemetalici care nu se dizolvă în matricea metalică se numesc incluziuni nemetalice. Incluziunile nemetalice obișnuite includ sulfuri, oxizi și silicați. Putem clasifica incluziunile în două tipuri: interne și externe. Incluziunile interne se formează în timpul topirii și turnării din reacții chimice. Incluziunile externe provin din surse externe. Acestea includ nisip, materiale refractare și fragmente de cuptor. Prezența lor dăunează procesului de forjare la cald. De asemenea, scade calitatea piesei forjate. Incluziunile perturbă continuitatea metalului. Sub stres, ele provoacă concentrații de stres. Aceste concentrații duc la fisuri microscopice. Ele pot deveni chiar sursa de defecțiune prin oboseală a piesei forjate.

3. Gaze și bule

Oțelul lichid dizolvă multe gaze, inclusiv hidrogen, azot și oxigen. Solubilitatea lor este mult mai mare în oțelul lichid decât în oțelul solid. Când lingoul se solidifică, eliberează cea mai mare parte a gazului. Cu toate acestea, unele gaze rămân în interiorul sau sub suprafața lingoului. Acest gaz formează bule.

Bulele din interiorul lingoului pot fi forjate și sudate dacă rămân închise sau dacă pereții lor interiori rămân neoxidați. În schimb, bulele de sub suprafață provoacă adesea crăpături.

Gazele reziduale comune din lingourile de oțel sunt oxigenul, azotul și hidrogenul. Oxigenul și azotul formează oxizi și nitruri pe măsură ce oțelul se solidifică. Acești compuși creează incluziuni. Hidrogenul este cel mai dăunător gaz din oțel.

4. Cavitatea de contracție și porozitatea

În timpul solidificării lingoului, are loc o contracție fizică și se formează goluri în unele zone fără a completa oțelul lichid. O cavitate de contracție apare în centrul axial al capului lingoului, unde solidificarea are loc ultima; acest defect este inevitabil deoarece oțelul lichid nu poate umple golul. Structura matriței și procesul de turnare afectează dimensiunea și locația cavității, iar o matriță inadecvată sau o izolație superioară slabă pot lăsa o cavitate secundară (țeavă) să se extindă în corpul lingoului.

De obicei, forjatorii taie cavitatea de contracție și ascensiunea în timpul forjarii, deoarece, dacă este lăsată, cavitatea nu poate fi sudată, provocând fisuri interne și resturi. Porozitatea se formează din golurile intergranulare create prin contracția finală de solidificare și din micropori produși prin precipitarea gazului. Acești pori cresc mai mari în zonele de segregare și rămân ca niște mici găuri în regiunile dendritice, ceea ce scade densitatea lingoului, întrerupe continuitatea metalului și reduce proprietățile mecanice ale piesei forjate. În consecință, forjatorii trebuie să aplice deformații mari în timpul forjarii pentru a elimina porozitatea.

Forjare necorespunzătoare

1. Crăpare de forjare cauzată de încălzirea necorespunzătoare

Supraîncălzirea sau încălzirea neuniformă determină supraîncălzirea sau arderea forjarii la nivel local sau în ansamblu, determinând ca boabele să se aspre și să se oxideze sau să se topească limitele de cereale, rezultând fisurarea sau crăparea suprafeței;
Dacă viteza de încălzire este prea mare, diferența de temperatură dintre suprafața și interiorul forjarii este prea mare, rezultând un stres termic mare și provocând fisuri;
Să presupunem că temperatura de încălzire este prea scăzută sau timpul de menținere este prea scurt. În acest caz, diferența de temperatură dintre interior și exterior este mare, rezultând un stres termic mare. Această solicitare duce la fisurarea centrală sau transversală pe marginile sau suprafețele plane ale forjarii datorită rezistenței mari la deformare și plasticității reduse.

2. Fisuri cauzate de deformarea necorespunzătoare a forjarii

Să presupunem că forța de lovire este prea puternică, cantitatea de deformare este prea mare într-o singură cursă și viteza de deformare este prea rapidă. În acest caz, tensiunea internă de întindere va crește din cauza diferenței mari de deformare dintre suprafața și miezul forjarii. Acest lucru este predispus la formarea de fisuri transversale în interiorul sau fețele frontale și posterioare. Deformarea mare și excesivă poate determina creșterea și supraîncălzirea temperaturii de la miez, ceea ce duce la crăpare.

3. Impactul temperaturii finale de forjare necorespunzătoare asupra calității forjării

Temperatura finală de forjare are un impact direct asupra calității pieselor forjate. Dacă temperatura finală de forjare este prea mare, boabele vor continua să crească în timpul procesului de răcire, reducând astfel proprietățile mecanice ale oțelului. Dacă temperatura finală de forjare este prea scăzută, în condițiile unei plasticități slabe la temperatură scăzută, loviturile excesive de ciocan pot provoca fisuri imediate de forjare. În general, temperatura finală de forjare ar trebui să fie puțin mai mare decât temperatura Ar sau Ar pentru a se asigura că forjarea are loc într-o regiune monofazată cu plasticitate și stare de tensiune relativ uniforme.

4. Impactul răcirii necorespunzătoare asupra calității pieselor forjate

Anumite oțeluri pentru scule de lucru la rece, cum ar fi Oțel pentru scule D3, au un conținut ridicat de aliaj și o bună permeabilitate. Ele pot suferi o transformare martensitică la răcirea aerului de la temperaturi ridicate. Sub acțiunea combinată a tensiunii interne și reziduale de la deformare, aceste oțeluri sunt predispuse la fisurare longitudinală dacă nu se răcesc lent după forjare. Pentru astfel de oțeluri pentru scule, sunt necesare metode de răcire lentă, cum ar fi răcirea cu nisip, răcirea cenușii, răcirea cuptorului sau recoacerea imediată după forjare.

5. Pete albe care apar după forjare

Acest lucru se întâmplă în principal în modulele cu secțiune mare cu carbon mediu și aliaje reduse, cum ar fi 1.2714 oțel pentru scule, iar uneori, de asemenea, în oțelurile cu întărire prin precipitare cu aliaje medii cu conținut scăzut de carbon. Motivul principal este hidrogenul excesiv în oțel, cuplat cu răcirea rapidă la temperaturi scăzute (150-250℃) după forjare, ceea ce duce la rupere fragilă și formarea de pete albe (fisuri) în oțel. Prezența petelor albe reduce proprietățile mecanice ale oțelului și poate duce la stingerea fisurilor. Dacă sunt detectate pete albe, raportul de forjare ar trebui să crească, iar secțiunea mare ar trebui să fie reforjată într-o secțiune mai mică pentru a încerca să sudeze fisurile împreună. În caz contrar, oțelul cu pete albe ar trebui respins.

Despre oțelurile forjate pentru scule de la Aobo Steel

Aobo Steel are peste douăzeci de ani de experiență în producția de oțel pentru scule de forjare, situată în Huangshi, principala producție de oțel matriță din China. Avem o experiență bogată în producția de oțel pentru scule comune, cum ar fi Oțel pentru scule D2 , Oțel pentru scule D3 , Oțel pentru scule A2 , Oțel pentru scule H11 , Oțel pentru scule H13 , și așa mai departe. Avem, de asemenea, capacitatea de cercetare și dezvoltare pentru oțel de scule personalizat.