金屬組織對車輪鍛件鍛造裂紋發生和發展的影響

        下面對組織和性能不均的材料，具體分析金屬組織對鍛造裂紋發生和發展的影響。

        1.微觀裂紋的產生

         鍛造過程中金屬組織狀況對微觀裂紋的產生主要有下列三種情況。

        1)冶金和組織缺陷應力集中。在原材料的冶金和組織缺陷處，如疏松、夾雜物等的尖角處，車輪鍛件在外力作用下發生應力集中；在第二相和基體相交界處，特別是第二相的尖角處容易產生應力集中。在應力集中處較早達到金屬的屈服點，引起塑性變形，當變形量超過材料的極限變形程度和應力超過材料的極限強度時便產生微觀裂紋。

        2)第二相及夾雜物本身的強度低和塑性差。第二相及夾雜物本身強度低，塑性差，受外力或微量變形時即產生開裂。

        3)第二相及非金屬夾雜與基體之間在力學性能和理化性能上有差異。在此種情況下，微觀裂紋往往產生在它們交界處，這是他們之間鉆合力較弱的緣故。例如奧氏體不銹鋼中存在鐵素體相時，兩相具有不同的變形抗力，由于熱鍛時兩者的變形程度不同產生了附加應力，常常在奧氏體與鐵素體的交界處產生微觀裂紋而后擴展)。

        2.微觀裂紋的擴展

        斷裂過程是沿著能量降低的方向，遵循阻力最小的途徑進行的。裂紋擴展的阻力由裂紋前緣金屬的性能和微觀的斷裂機制來決定。應力狀態、溫度、應變速度及介質對裂紋擴展的阻力有一定影響。它們是通過對性能和斷裂機制的影響來影響裂紋擴展阻力的。

        裂紋前緣金屬的韌性愈好，則裂紋擴展的阻力愈大。韌性是斷裂過程所需能量的參量，而這種能量取決于材料的強度和塑性，它是材料強度和塑性的綜合表現。在保證一定強度的前提下提髙高塑性，對提高韌性和裂紋擴展的阻力具有重要的影響。

        因此，熱鍛過程中，在均勻受力的情況下，裂紋主要沿著強度低和塑性差的“弱區”(晶界和結合力弱的相界面等）擴展。“弱區”的性能主要取決于第二相及夾雜物的性能、形狀和分布特點。“弱區”的強度愈低，塑性愈差，則擴展的速度愈快。在具有纖維組織或帶狀組織的鍛坯中，裂紋較易沿纖維方向或帶的方向開裂。

        3.宏觀裂紋的擴展

       上面所論述的是微觀裂紋的擴展途徑，而鍛件上宏觀裂紋的實際走向是由受力情況和材料的組織情況二者決定的。而且，總的趨勢（方向）是由受力情況決定的。例如當二相呈細小均勻分布時，宏觀裂紋的擴展方向往往與正應力的垂直方向或切應力的方向一致。當夾雜物集中在金屬的某些地區并呈條帶狀分布時，條帶方向便是裂紋擴展阻力最小的方向。例如在鐓粗變形時常常可以觀察到與主拉應力的垂 直方向及最大剪應力方向不完全一致的情況。