锻造流线和锻造比：金属变形程度的表示方法

1.锻造流线

图10-2　变形时的应力状态

(a)挤压时金属的应力状态； (b)拉拔时金属的应力状态

锻造流线(也称流纹)是指在锻造时，金属的脆性杂质被打碎，并顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布，而塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布，这样热锻后的金属组织就具有一定的方向性，其沿着流线方向(纵向)抗拉强度较高，而垂直于流线方向(横向)抗拉强度较低。

生产中若能利用流线组织纵向强度高的特点，使锻件中的流线组织连续分布并且与其受拉力方向一致，则会显著提高零件的承载能力。例如，吊钩采用弯曲工序成型时，就能使流线方向与吊钩受力方向一致，如图10-3 (a)所示，从而可提高吊钩承受拉伸载荷的能力。如图10-3 (b)所示的锻压成型的曲轴中，其流线的分布是合理的。图10-3 (c)所示为切削成型的曲轴，由于其流线不连续，所以流线分布不合理。

图10-3　吊钩、曲轴中的流线分布

(a)吊钩； (b)锻压成型曲轴； (c)切削成型曲轴(www.xing528.com)

2.锻造比

锻造比是锻造时金属变形程度的一种表示方法。锻造比以金属变形前后横断面积的比值、长度比值或高度比值Y 来表示。不同的锻造工序，锻造比的计算方法各不相同。拔长时锻造比为

Y＝S0/S ＝L/L0

墩粗时锻造比为

Y＝S/S0 ＝H0/H

式中，S0，H0，L0——坯料变形前的横断面积、高度和长度；

S，H，L——坯料变形后的横断面积、高度和长度。

一般情况下，增加锻造比可以改善金属的组织和性能，但是不能太大。当锻造比Y＝2时，原始铸态组织中的疏松、气孔被压合，组织得到细化，工件在各个方向的力学性能均有显著提高； 当Y＝2～5 时，工件组织中的流线明显，呈各向异性； 当Y＞5 时，工件在沿流线方向的力学性能不再提高，而垂直于流线方向的力学性能急剧下降。因此，以钢锭为坯料进行锻造时，应按零件的力学性能要求选择锻造比。对于主要在流线方向受力的零件，选择的锻造比应稍大一些； 对于主要在垂直于流线方向受力的零件，如吊钩等，锻造比取2～2.5即可； 若用钢材为坯料进行锻造，因钢材在轧制过程中已经产生了流线，所以一般不考虑锻造比。