大型自由锻件的RST效应示波管【新闻】

大型自由锻件的RST效应

大型自由锻件的RST效应 2011年12月02日 来源： 长期以来，一些大型自由锻件的质量问题是在超声波探伤时，出现大面积密集型缺陷，严重时底波降低，甚至完全消失。　　针对这种内部层状裂纹型缺陷，有人曾做过理论分析，提出了3种最有可能产生缺陷的理由：①未锻合的疏松；②夹杂性裂纹；③氢脆或白点。然后，根据显微观察来逐一辨别确认。但是，观察结果却排除了上述3种可能性。经过长期的观察和分析，推出了一个新的力学效应模型，即RST效应。

一、RST效应的定义和产生条件

大型圆饼类和板类自由锻件，在锻造成形过程中，经受很大的变形量后产生的内部层状裂纹缺陷，是由一种特殊的力学效应引起的，定义为RST效应(RigidSlideTearingEffect，刚性滑动撕裂效应)。

图1表示了在锻造过程中产生RST效应的情况。其特点是：当锻造工具(砧子等)在与锻件相接触表面上两方向(如砧子的长度和宽度，镦粗为直径)的尺寸都大大超过坯料的高度时，致使坯料内上下两个刚性区相遇。随后，在压机力的继续作用下，产生刚性区内部的层状刚性滑动变形并导致撕裂。

(a)锻炼过程中上下两个刚性区“相遇”

(b)锻炼内部的RST裂纹

图1　RST效应产生条件示意

坯料内部的刚性区是由工具和坯料表面的摩擦引起的，也称“死区”或“摩擦锥”。实际上，刚性区内的金属一般情况下并不完全呈整体刚性状态，而是从表面对称中心开始，向坯料内部呈一定梯度的小应变速率分布。刚性区的边界也无严格的规定，技术人员常以应变速率H的情况。由于这时坯料表面温度已经降低(≤900℃)，所以将摩擦系数μ按0.37计算，在W/H＝1．35时，坯料内部的上下两个刚性体才会相遇。此外，考虑到在此时的温度条件下，压下变形量不宜太大(εh≤15%)，以及在压下过程中，由于坯料的伸长和展宽，使W值发生增长(约10%)现象。另外，为了保证良好的内部变形效果，使初始时的W/H≥0.5，所以规定了避免RST效应的锻造成形工艺准则为：

0.5≤W/H≤1.0，εh≤15%　　(3)

在由镦粗成形的场合，应限制锻件径高比为：

D/H≤1.35或H/D≥0.74　　(4)

其中，式(3)对上下变形不对称的场合也适用。

四、结论

RST效应主要与在锻造成形过程中，因表面摩擦影响产生的坯料内部刚性体高度有关，其发展过程有弹性压缩变形、刚性剪切变形和刚性滑动撕裂3个阶段。合理控制锻造成形过程中的砧宽比和压下量两个工艺参数，可以有效地避免RST效应的危害作用。

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