鍛造比對鍛件力學性能及組織的影響
生產上一般用鍛造比(通常用K表示)表示鍛造時金屬的變形程度，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、零件的結構特點和鋼錠的截面尺寸等因素，還與鍛件
的成形過程、變形方式、冶煉方法等密切相關。因此鍛造時選取正確的鍛造比具
有十分重要的意義。

鍛造比對鍛件力學性能及組織的影響
1．3．1鍛造比的計算
鍛造比的具體數值一般用于衡量鑄錠開坯的變形量對組織性能的影響程度，
鋼錠開坯一般以拔長工序為主，生產上普遍采用公式(1．1)計算鍛造比【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。
對于多工序變形，其總鍛造比的計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“等都M“K 仆3，
第三種，有鐓粗工序時：
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。由于鍛件內變形不
均勻性，鍛件橫截面上各點實際鍛造比與平均變形量有很大的差別，且鍛造比的
不均勻分布可能導致鍛件組織和力學性能的不均勻。因此，研究鍛件的鍛造比分
布及其對力學‘-1+．tt-各日匕e,影響規律具有重要意義。
1．3．2鍛造比對鍛件組織性能的影響
國內學者針對材料的*鍛造比做了大量的研究。陳長民等【251通過實驗研
究了鍛造比對幾種結構鋼的金相組織和力學性能的影響，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、李順來等【261通過實驗研究了鍛造
比對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合金拔長鍛造比應選擇3．0~4．0。呂環【27】研究了鍛造比對D60
鋼內部裂紋的影響，確定鍛造比對改善鍛件內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30CrNi4MoA鋼力學性能的影響，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45#碳素結構鋼鋼錠的原始組織和力學性能影響，明確
45#鋼鋼錠的*鍛造比為1．5--一3．0，但是鍛造比對改善45#鋼鋼錠的強度指標作
用不顯著。
國外學者圍繞鍛造比對組織性能的影響也進行了試驗和研究。Yuki K Y等【3l】
研究了鍛造比對純鈦力學性能的影響，Makino T等【32J研究了鍛造比對具有高疲
勞周期性質的鋼筋力學性能影響。
鍛造比對鑄錠組織性能影響的研究表明，經過塑性變形，鑄錠的組織和力學
性能發生很大變化，不同材料的鑄錠變化規律基本一致，同時指出鑄錠的鍛造并
不是鍛造比越大越好，每種材料*鍛造比都有一定的范圍。以碳素結構鋼為例，
碳素結構鋼鋼錠采用不同鍛造比進行拔長變形后，隨著鍛造比的增加力學性能的
變化規律為：強度指標O'b幾乎沒有什么變化，而塑性指標巧、】；f，和沖擊韌性at
變化很大。其性能變化與組織變化相對應，主要分為三個階段來分析【2l】：
第1階段，鍛造比K=0-、一2．0左右，在這個階段中鋼錠發生下述變化：
*蘋緒論
1)高溫時，鋼錠內部的氣泡、疏松、微裂紋等在壓應力作用下部分焊合，
材料致密性有所提高。
2)粗大樹枝狀結晶和柱狀晶組織被破碎，并再結晶成細小的晶粒，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開始發生改變，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，該階段材料內部組織性能發生如下變化：
鍛造比繼續增加時，晶界處的碳化物雜質和金屬流動逐漸形成纖維組織，使
鍛件的性能呈現方向性，鍛件的縱向塑性指標隨鍛造比的增加略有提高，而橫向
塑性指標卻顯著降低。
第1II階段，鍛造比K>5．0，該階段材料內部組織性能發生如下變化：
在這一階段中，隨著鍛造比的進一步增大，鍛件中形成了一致的纖維組織，
此時縱向強度與塑性指標均不再提高；橫向性能(主要是塑性指標)卻繼續明顯
下降。
對于不同材料、不同斷面形狀和尺寸的錠料，因其鑄造冶煉質量不一、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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