變形溫度對(duì)車(chē)輪鍛件的塑性有顯著影響,具體表現(xiàn)如下:
低溫區(qū)間(低于再結(jié)晶溫度)
金屬塑性較差,變形抗力大,易出現(xiàn)加工硬化、裂紋或斷裂。車(chē)輪鍛件若在此溫度下成形,可能導(dǎo)致內(nèi)部缺陷或表面開(kāi)裂。
中高溫區(qū)間(再結(jié)晶溫度以上)
金屬發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,塑性顯著提升,變形抗力降低。此溫度范圍是鍛造的理想?yún)^(qū)間,車(chē)輪鍛件易成形且組織均勻。
過(guò)高溫度(接近熔點(diǎn)或過(guò)燒溫度)
晶界弱化,可能出現(xiàn)晶粒粗大、氧化或過(guò)燒現(xiàn)象,反而降低塑性,導(dǎo)致鍛件性能惡化。
塑性流動(dòng)性能
適當(dāng)提高溫度(如鋼的鍛造溫度通常在800℃~1200℃)可增強(qiáng)金屬流動(dòng)性,使車(chē)輪復(fù)雜部位(如輪輞、輪輻)更易填充模具型腔,減少折疊、充不滿等缺陷。
動(dòng)態(tài)再結(jié)晶與組織細(xì)化
合理溫度促進(jìn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,細(xì)化晶粒,提高車(chē)輪的力學(xué)性能(如韌性、疲勞強(qiáng)度)。但溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致晶粒粗化,影響后續(xù)熱處理效果。
變形抗力與能耗
高溫下變形抗力降低,減少鍛造設(shè)備負(fù)荷,但需平衡能耗與氧化脫碳問(wèn)題(如鋼材在高溫下易氧化,增加表面處理成本)。
殘余應(yīng)力與裂紋風(fēng)險(xiǎn)
溫度過(guò)低時(shí),殘余應(yīng)力集中可能引發(fā)裂紋;溫度均勻性不足也會(huì)導(dǎo)致局部塑性差異,影響車(chē)輪尺寸精度。
碳鋼/低合金鋼車(chē)輪
最佳鍛造溫度通常為950℃~1150℃,需避開(kāi)“藍(lán)脆區(qū)”(200℃~400℃)和過(guò)燒溫度。
鋁合金車(chē)輪
塑性對(duì)溫度更敏感,一般控制在350℃~450℃。溫度過(guò)高易引發(fā)晶界熔化,過(guò)低則導(dǎo)致成形困難。
鈦合金/高溫合金車(chē)輪
需精確控制窄溫度窗口(如鈦合金約800℃~950℃),避免β相變或氧化。
溫度分段控制
預(yù)熱、始鍛、終鍛階段采用梯度溫度,避免局部溫降過(guò)快(如輪緣與輪心溫差)。
應(yīng)變速率配合
高溫下可采用較快應(yīng)變速率(如錘鍛),但需避免絕熱升溫導(dǎo)致局部過(guò)熱。
后續(xù)熱處理協(xié)調(diào)
終鍛溫度影響相變行為,需與后續(xù)正火、淬火等工藝匹配,避免組織異常。
某高鐵車(chē)輪鍛件(CL60鋼)
采用1100℃始鍛、850℃終鍛,保證輪輞高強(qiáng)度的同時(shí)避免晶粒粗化。
鋁合金汽車(chē)輪轂(A356)
控制在420℃±10℃鍛造,塑性最佳且表面質(zhì)量良好。
變形溫度是行車(chē)輪鍛件塑性的關(guān)鍵因素,需根據(jù)材料特性、鍛件結(jié)構(gòu)和工藝目標(biāo)綜合優(yōu)化。溫度過(guò)低導(dǎo)致成形困難,過(guò)高則損害性能,合理控溫是保證車(chē)輪鍛件質(zhì)量的核心手段。