车轮锻后冷却缺陷产生的原因

     车轮锻件锻后冷却是指结束锻造后从终锻温度冷却到室温的过程。锻造后的锻件如果冷却方法选 择不当，在实际生产中某些锻件有时会产生裂纹甚至报废。因此，要重视锻造后冷却方式的选择。对于一般钢料的小锻件，锻后可直接放在地上空冷?对合金钢锻件或大型锻件，则应考 虑合金元素含量和断面尺寸大小来确定合适的冷却规范。否则容易产生各种缺陷。锻后冷却 过程常见的缺陷有：裂纹、白点、网状碳化物等。

1.裂纹

      车轮锻件锻后冷却裂纹是由于冷却过程中产生的内应力引起的，按冷却时内应力产生的原因 不同有：温度应力、组织应力和残余应力。温度应力是锻件在冷却过程中内外温度不同，造成收缩不一致而产生。冷却初期表层冷 却快，表面收缩受到心部阻碍，在表面产生拉应力，心部产生压应力。随冷却继续进行，如 果锻件为抗力较小的软钢，表面微量塑性变形可松弛表面拉应力，冷却后期，表面温度降到 常温，心部温度高，继续收缩，表面会阻碍心部的收缩，结果造成表面为压应力，心部为拉 应力，如图3-23 (a)所示，这种情况产生内裂的倾向性较大。对于抗力大难变形的硬钢， 冷却初期表面拉应力得不到松弛，到了冷却后期，心部收缩对表面产生的附加压应力只能降 低一部分表面拉应力，不会使温度应力方向发生改变，结果表面仍为拉应力，心部为压应力，如图3-23 (b)所示，这种情况产生外裂倾向性较大。

     组织应力是锻件在冷却过程中发生相变，表里发生相变的时间和相的比体积不同而产生 应力，如马氏体比容要比奥氏体大，当锻件表面冷却到马氏体转变温度时，表面首先发生马 氏体转变，而心部仍处于奥氏体态，因此锻件表面体积膨胀受到心部制约，这时产生的组织 应力是表面受压应力，心部为拉应力，，心部组织的塑韧性较高，通过 局部塑性变形可以缓和上述应力。但当心部发生马氏体转变时，心部体积膨胀，受到表面的 阻碍，引起表面为拉应力，心部为压应力。实际生产中锻件尺寸越大，热导率越小，温度应 力和组织应力越大。残余应力是锻件在成形过程中，因变形不均匀、加工硬化而引起的应力，未能及时得到 再结晶软化而消除，锻后仍保留在锻件中的应力。当这三种应力叠加超过钢材的强度极限 时，会在锻件相应部位产生裂纹，如内部内裂、表层外裂。因此，锻好的锻件不能随意冷 却。如含碳量较高的钢在700°C以下不能快冷，需要进人缓冷坑缓冷，中低碳钢、中小型锻 件和低合金钢锻件可采用空冷。

2.白点

   车轮锻件锻后冷却不当可能会产生白点，白点是钢中的氢和内应力共同作用在锻件内部形成 的一种极细小的脆性裂纹，在钢的纵向断口上呈圆形或椭圆形的银白色斑点。合金钢中的白 点色泽光亮，碳素钢较暗。白点的尺寸由几毫米到几十毫米。从显微组织上观察，白点附近 区域没有发现塑性变形的痕迹。因此，白点是纯脆性的。白点不仅导致力学性能急剧下降， 而且在热处理淬火时会使零件开裂，或零件在使用过程中发生延迟破坏而突然断裂。因此， 锻件中不允许存在白点缺陷。白点多发生在珠光体组织和马氏体组织的合金钢中，碳素钢程 度较轻，奥氏体、铁素体组织的钢和莱氏体合金钢极少发现白点缺陷。为防止白点缺陷，热处理时可采用铁素体区等温处理，使氢逸出，因为氢在a-Fe中溶 解度要小于在y-Fe中溶解度，在所有温度下氢在a-Fe中扩散系数都远大于y-Fe中的扩散系 数，因此在铁素体区等温处理有利于氢的逸出。对于碳钢可在620?660°C等温处理，对于 白点敏感性较高的合金钢可先进行280?330°C等温处理后然后升温至580?660°C等温处理，均可减小锻件中的氢。随着目前熔炼技术的提高和炉外精炼技术应用，材料中氢的含量降 低，氢脆的危害减少。

3.网状碳化物

过共析钢和碳量较高的合金钢终锻温度较高并在锻后缓冷时，特别是在区间 缓冷，奥氏体将析出大量的二次碳化物，由于碳原子具有较大的活动能力和足够的时间扩散 到晶界，便沿着奥氏体晶界形成网状碳化物。当网状碳化物较严重时，用一般热处理方法不 易消除，使材料的冲击韧性降低，热处理淬火时常引起龟裂。