锻造加工是利用外力使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能锻件的工艺过程。在实际生产中，常因原材料、工艺参数、设备操作等因素出现各类问题。以下是锻造加工中常见问题、原因及对应的解决方案：
一、加热环节常见问题
1. 过热与过烧
问题表现：
过热：金属晶粒粗大，锻件力学性能（尤其是韧性）下降。
过烧：晶界氧化或熔化，锻件表面出现龟裂，完全报废。
原因：
加热温度过高或保温时间过长。
炉温控制不均，局部温度超标。
解决方案：
严格控制加热温度（参考金属材料的始锻温度），使用温控精度高的加热设备（如电阻炉、感应炉）。
避免坯料在高温区长时间停留，采用阶梯式升温或快速加热工艺。
定期校准测温仪表，确保炉温均匀性。
2. 氧化与脱碳
问题表现：
氧化皮增厚，造成锻件表面粗糙、尺寸精度下降。
脱碳导致表层硬度降低，影响零件耐磨性和疲劳强度。
原因：
加热时金属与空气中的氧气、水蒸气等反应。
高温下碳元素向表面扩散并与介质反应。
解决方案：
采用少无氧化加热（如控制炉内气氛为中性或还原性），或使用 protective coatings（防氧化涂料）。
缩短加热时间，减少高温段停留时长。
对脱碳敏感的材料（如高碳钢、模具钢），可采用真空加热或快速感应加热。
二、变形环节常见问题
1. 锻造裂纹
问题表现：
表面裂纹：沿锻件表面扩展，呈直线或网状。
内部裂纹：隐藏于锻件内部，探伤时发现（如中心裂纹、放射状裂纹）。
原因：
原材料问题：冶金缺陷（如缩孔、夹杂物、偏析）、晶粒粗大。
工艺问题：加热速度过快（导致内外温差大）、变形量过大（尤其拔长时送进量过小）、变形温度过低（金属塑性下降）。
模具问题：模具圆角过小、表面粗糙，或打击速度过快导致应力集中。
解决方案：
严格检验原材料，避免使用有缺陷的坯料；锻造前进行均匀化退火改善组织。
控制加热速度（尤其高合金钢需缓慢加热），保证坯料内外温度均匀。
合理设计模具结构（增大圆角、优化拔模斜度），采用合适的变形速率（如液压机比锻锤更适合低塑性材料）。
控制单次变形量（拔长时送进量与单边压缩量之比≥1.5，避免 “十字裂纹”）。
2. 折叠与夹层
问题表现：
锻件表面出现直线或曲线状凹陷，严重时形成夹层，探伤可发现。
原因：
模具设计不合理（如模膛间距过小、飞边槽位置不当），金属流动紊乱。
操作不当（如拔长时压下量过大、翻转不及时，或镦粗时坯料鼓形过大）。
解决方案：
优化模具设计，确保金属流动顺畅，飞边槽尺寸匹配。
规范操作流程：拔长时控制压下量（≤坯料高度的 1/3），镦粗时防止坯料过度鼓形（高径比 H/D=2~2.5，避免失稳弯曲）。
对已产生折叠的锻件，需修磨或切除缺陷部位，严重时报废。
3. 尺寸精度不足
问题表现：
锻件尺寸超出公差范围，如长度、厚度不均匀，或模锻件错模。
原因：
模具磨损、安装不到位（如锻模错模）或弹性变形过大。
坯料体积计算误差、加热后氧化皮脱落导致体积变化。
冷却过程中收缩不均匀（尤其复杂形状锻件）。
解决方案：
定期检修模具，磨损严重时更换或补焊修复；确保模具安装精度（如使用导柱、导锁定位）。
精确计算坯料体积，预留适当加工余量（考虑氧化皮损失和收缩量）。
采用等温锻造或热模锻工艺，减少冷却收缩影响；复杂锻件可通过数值模拟（如 Deform、Forgemap）优化工艺参数。
三、冷却环节常见问题
1. 冷却开裂
问题表现：
锻件冷却后内部或表面出现裂纹，尤其高碳高合金钢（如 Cr12、高速钢）易发生。
原因：
冷却速度过快，导致内部应力（热应力、组织应力）超过材料强度极限。
锻后未及时退火，残留应力未能释放。
解决方案：
根据材料特性选择冷却方式：
空冷：适用于低碳钢、普通合金钢（如 45 钢、40Cr）。
坑冷 / 砂冷：适用于中高碳钢、低合金钢（如 T8、20CrMnTi），放入干砂或石灰坑中缓慢冷却。
炉冷：适用于高合金钢、高碳钢及大型锻件，锻后立即转入退火炉随炉冷却。
锻后及时进行去应力退火或球化退火，消除内部应力。
2. 组织不均匀
问题表现：
锻件内部晶粒大小不一（如混晶），或出现带状组织、魏氏组织。
原因：
变形温度不均匀（局部过热或低温变形），或变形程度不足（未达到再结晶温度）。
冷却速度不均匀，导致相变不一致。
解决方案：
保证加热均匀性，控制变形温度在合理区间（始锻温度～终锻温度）。
确保足够的变形量（一般≥15%~20%），使金属充分再结晶；对大型锻件采用多向锻造破碎粗大组织。
冷却过程中保持环境温度均匀（如使用缓冷坑或控温炉），必要时进行正火处理细化晶粒。
