钨合金的形变强化技术之锻造

锻造包括旋转锻造和径向锻造两种锻造变形方法，其工作原理非常相似。旋转锻造的工作原理是由2-4块旋锻模环绕被锻材料高速旋转，同时对被旋锻材料的径向进行高速脉冲式锻打，使其断面收缩、长度增加的工艺过程。旋转锻造形变强化是目前我国穿甲弹高密度钨合金材料的主要变形加工方法。径向锻造属于精密模锻范围，其工作原理是利用坯料绕周围对称分布的一对或多对锤头中心轴旋转。径向锻造与旋转锻造工作过程的最大区别就是径向锻造是坯料旋转，而旋转锻造是锤头旋转。径向锻造的作用与落锤锻造和气锤锻造不同，它是基于压力的作用而非冲击力的作用，是以超过材料抗压强度的压力作用在制件上，造成金属的塑性变形和内部颗粒的转移，致使制件材料紧密细致，从而提高材料的抗拉强度和弹性极限，改善制件的质量。

锻造前钨合金材料一般需要加热到600-800℃，常规的锻造变形量为10%-15%，最大变形量一般不能超过25%～30%，否则钨合金易产生破坏，锻造后需要进行去应力退火，退火温度范围在500-1100℃，通常以加热-锻造-退火为一个周期。

旋锻形变强化钨合金存在力学性能不均匀的现象，钨合金心部的强度、伸长率和硬度与表面的强度、伸长率和硬度之间存在较大差异，面的强化效果优于心部的强化效果。其原因在于：旋锻时，从进入圆锥区到定径区这一过程中，金属开始变形且程度逐渐增大；在定径区内金属只承受很小的变形；在圆锥区和定径区的过渡断面金属承受的变形程度达到最大，这样，在圆锥区的出口处和入口处材料的变形速度差增加，其结果是导致金属表面附加弯曲变形。另一方面，由于锻模与坯料之间的相互作用，也使坯料表面与心部的应力状态和臺老丢度杗同，表面金属承受的剪切应力和材料畸变程度以及残余应力均高于心部，这样就造成了表面的强化效果要好于心部。与旋转锻造相比，径向锻造对钨合金性能的不均匀性影响较小，其原因是径向锻造的变形量较大，一般取上限，而旋转锻造的变形量一般取下限。但其性能不均匀的现象仍然存在。造成锻造后合金心部同边缘性能不均匀的原因与变形程度有关，变形量小使变形集中在边缘区域，而心部强化效果较小，增大变形程度可以使性能不均匀性有所改善。




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