锻件缺陷分析的一般过程
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【摘 要】锻件是利用冲击载荷或静载荷通过设备和模具使金属毛坯产生塑性变形，从而获得一定尺寸和形状的。同时锻件的机械性能和内部组织符合一定的工艺要求，锻件缺陷问题产生的原因是多方面的，弄清问题找出原因，采取适当对策从而制造出符合技术标准规定的锻件，以满足产品设计和使用的要求，并制定出切实可行的措施，预防类似缺陷的再发生，使锻件质量不断提高。
【关键词】锻件缺陷；分析；过程
1 引言
当今世界是一个不断变化的时代，锻件在工业生产中占有很重要的地位，凡是对组织和力学性能要求较高的重要零件一般都用锻件。锻件质量的优劣直接影响到产品的性能和寿命。因此提高锻件质量对我国重要工业的发展有重大的意义。
锻件缺陷问题是一个复杂的问题，涉及到的学科比较多，特别是针对具体问题由于影响因素多，不易准确分析。本文针对锻件缺陷分析的一般过程进行阐述。
2 锻件缺陷分析的目的
锻件缺陷分析目的就是弄清问题，找出、原因，采取适当对策从而制造出符合技术标准规定的锻件，以满足产品设计和使用的要求，并制定出切实可行的措施，预防类似缺陷的再发生，使锻件质量不断提高。
3 锻件缺陷问题产生的环节
由于锻件在锻后还要经过热处理、表面处理工序及机械加工工序，制成零件后投入使用，因此，锻件质量分析工作除了对锻后的锻件进行质量分析外，也包括对锻后在热处理、表面处理、冷加工过程中和使用过程中发现的锻件质量问题的分析。此时，在锻件或成品件上，也可能出现锻后的后续工序工艺不当、使用维护不当或者设计与选材不当引起的质量问题，出现了除锻造工艺不当之外的其它影响因素，因此在进行质量分析时，只有在排除了设计、选材、热处理、表面处理、冷加工及使用维护的因素后，才能准确地进行锻件本身的质量分析工作，从而寻找出锻件缺陷产生的原因和提出改进措施及防止对策。
4锻件缺陷问题
锻件缺陷的形成原因也是多方面的，依据缺陷的宏观与微观特征可以得出初步的印象，即缺陷是纯属锻造工艺因素引起还是与原材料有关，是制定的工艺规程不合理还是执行工艺所致，确切地结论只有在经过细致的试验分析后才能得出。
4.1 缺陷的表现
关于锻件缺陷，表现在锻件外观方面，如外部裂纹、折迭、折皱、未冲满或缺肉、压坑、表面粗糙或桔皮等；表现在锻件内部，如各种低倍组织缺陷，如内部裂纹、发纹、疏松、粗晶、表面脱碳、非金属夹杂、白点、偏析、树枝状结晶、缩管残余、有色金属的穿流、粗晶环、氧化膜等；有的反映在微观组织方面，如第二相的析出等；有的锻件缺陷问题反映在锻件性能方面，如室温强度或塑性、韧性、疲劳性能等不合格，瞬时强度、持久强度和持久塑性、蠕变强度等高温性能或冷热疲劳性能不符合使用要求。无论是表现在锻件外部的，或是表现在锻件内部和性能方面的质量问题，它们之间在大多数情况下是互为影响的，往往是互相联系、伴随产生和恶性循环的。例如：过热和过烧通常会造成晶粒粗大、锻造裂纹、表层脱碳以及塑性、韧性等机械性能降低等缺陷：材质内部有夹杂则可能引起内部裂纹，内裂纹的进一步扩大与发展就可能暴露为锻件表面裂纹。所以，在进行锻件质量分析时，必须认真地观察和分析缺陷的形态与特征，“把握和研究它的一切方面，一切联系和媒介”，从而查明质量问题的真实原因。
4.2 过程分析
在实际工作中，若要判定半成品件、成品件或使用件的故障究竟是什么原因造成的并不时一件非常容易的事情。相对而言，半成品件或是成品件出现的故障分析起来可能稍容易些，而对于使用件的故障或者失效原因的分析就要费些周折。在进行这些故障件的分析时首先应了解故障件的使用经历和制造经历，既要了解设计情况、选材情况、冷工艺情况、热工艺情况、受力情况、使用维护情况包括环境情况，只有对以上各项情况进行全面了解之后，并根据故障件的宏观、微观形貌特征，这些形貌特征在什么情况下出现，是否具有产生这种形貌特征的条件，并通过材质分析、力学性能分析、金相组织分析，配以电子显微镜、电子探针等一些高级手段，通过各方面专业人员的讨论、交流、分析，按照失效分析的程序得出故障件产生故障的真实原因，并能得知故障产生的原因是否为锻件缺陷问题。
4.3 方法分析
通过对锻件的宏观、微观分析，有时还要进行模拟试验，从而得出缺陷问题产生的原因究竟是锻造工艺本身还是其它影响因素（如原材料、热处理、表面处理或者试验本身的失误等）；是锻造工艺的不合理不完善还是工艺纪律不严格的执行，这些都只有在经过细致的研究分析之后方可做出结论。
5 锻件缺陷分析的一般过程
既然锻件的缺陷问题包括外观缺陷和内部缺陷，而各种问题之间又有可能是互相联系的，因此分析的着眼点应是全面的，要考虑到锻件缺陷与力学性能的联系，锻件缺陷本身的互相影响。因此，锻件缺陷分析工作一般可分为现场调查阶段、试验研究分析阶段、提出解决措施及防止对策阶段。而在实施这几个阶段的工作之前，制定实施方案，内容包括这三个阶段所要进行的工作、工作程序、完成时间。该实施方案在实施过程中可进行适当的补充和修改。制定实施方案是分析大型复杂锻件及使用锻件的重要一环。
5.1 现场调查阶段
在现场调查阶段，主要是调查锻件所用原材料的材料牌号、化学成分、材料规格、材料保证单上的试验结果，进厂复验的各种理化测试和工艺性能测试的结果，甚至还要查明原材料的冶炼和加工工艺情况。与此同时还应调查锻造的工艺情况，包括锻件应该用的材料、规格、下料工艺、锻造加热的始锻和终锻温度，所用锻压设备、加热设备、加热工艺、锻造的操作、锻后的冷却方式、预备热处理的工艺情况等。必要时还要调查操作者的情况和环境情况及执行工艺的原始记录。对于在后续工序和使用中出现的锻件质量问题还应调查后续工序的工艺及使用情况。
现场调查切忌主观，即调查情况要客观全面，实事求是，调查的情况一定要保证原始，现场调查情况的真实性直接影响以后试验研究分析和结论的正确性。
5.2 试验研究分析阶段
试验研究分析阶段的工作是比较复杂的，这是进行锻件缺陷分析的关键阶段，该阶段工作的优劣直接影响缺陷问题判断的正确性及产生原因分析的准确性，该阶段的工作一定要与现场调查阶段的工作结合起来进行。
在该阶段，首先要查明锻件缺陷问题的客观反映，锻件缺陷的部位、宏观及微观的形貌特征，从而分析出缺陷的性质，通过宏观及微观的试验分析并辅以化学成分、力学性能测试、原材料的情况，必要时结合工艺执行情况和进行模拟试验，找出缺陷或质量问题产生的原因。
在该阶段还要注意选择合适的试验方法及测试手段，避免由于测试手段或方法上的问题或分析思路不当而导致分析结论的差错。
在进行试验分析过程中，必要时还要进行现场再调查，以排除因外界因素的干扰而影响分析结论正确性的可能。
5.3 提出解决措施阶段
在提出解决措施阶段，就是在有了准确的锻件缺陷产生原因的基础上，结合生产实际提出切实可行的预防措施和解决办法。这里包括对锻造设备、加热设备、生产环境，所用原材料、锻造工艺人员素质等提出改进意见和措施，并且用在生产实践中得到验证，不断地修正改进措施，以使提出的改进措施及防止对策具有实用性、正确性甚至先进性，从而使锻件质量得以不断提高。
参考文献：
[1]《锻件质量分析》.机械工业出版社出版.
[2]《锻造工艺学》.哈尔滨工业大学出版社.