鍛造比對(duì)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(shí)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(guò)程、變形方式、冶煉方法等密切相關(guān)。因此鍛造時(shí)選取正確的鍛造比具
有十分重要的意義。

鍛造比對(duì)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(duì)組織性能的影響程度，
鋼錠開坯一般以拔長(zhǎng)工序?yàn)橹?，生產(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(duì)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(zhēng)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(zhēng)“等都M“K 仆3，
第三種，有鐓粗工序時(shí)：
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(duì)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(duì)鍛件組織性能的影響
國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)材料的*鍛造比做了大量的研究。陳長(zhǎng)民等【251通過(guò)實(shí)驗(yàn)研
究了鍛造比對(duì)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(lái)等【261通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了鍛造
比對(duì)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(zhǎng)鍛造比應(yīng)選擇3．0~4．0。呂環(huán)【27】研究了鍛造比對(duì)D60
鋼內(nèi)部裂紋的影響，確定鍛造比對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)改善45#鋼鋼錠的強(qiáng)度指標(biāo)作
用不顯著。
國(guó)外學(xué)者圍繞鍛造比對(duì)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(duì)純鈦力學(xué)性能的影響，Makino T等【32J研究了鍛造比對(duì)具有高疲
勞周期性質(zhì)的鋼筋力學(xué)性能影響。
鍛造比對(duì)鑄錠組織性能影響的研究表明，經(jīng)過(guò)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(shí)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(zhǎng)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(duì)應(yīng)，主要分為三個(gè)階段來(lái)分析【2l】：
第1階段，鍛造比K=0-、一2．0左右，在這個(gè)階段中鋼錠發(fā)生下述變化：
*蘋緒論
1)高溫時(shí)，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(shí)，晶界處的碳化物雜質(zhì)和金屬流動(dòng)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(shí)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(duì)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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