锻造用的原材料包括铸锭、轧材、挤材及锻坯等。而轧材、挤材及锻坯分别是铸锭经轧制、挤压及锻造加工成的半成品。一般情况下，铸锭的内部缺陷或表面缺陷的出现是不可避免的。原材料存在的各种缺陷，不仅会影响锻件的成形，而且将影响锻件的最终质量。

由原材料缺陷造成的锻件缺陷有表面裂纹，摺叠，层状断口，非金属夹杂，缩管残余等。

表面裂纹多发生在轧制棒材和锻制棒材上，一般呈直线形状，和轧制或锻造的主变形方向一致。造成这种缺陷的原因很多，例如钢锭内的皮下气泡在轧制时一面沿变形方向伸长，一面暴露到表面上和向内部深处发展。又如在轧制时，坯料的表面如被划伤，冷却时将造成应力集中。从而可能沿划痕开裂。这种裂纹若在锻造前不去掉，锻造时便可能扩展引起锻件裂纹，见下图。

摺叠形成的原因是当金属坯料在轧制过程中，由于轧辊上的型槽定径不正确，或因型槽磨损面产生的毛刺在轧制时被捲入，形成和材料表面成一定倾角的折缝。对钢材，折缝内有氧化皮，四周有脱碳。摺叠若在锻造前不去掉，可能引起锻件摺叠或开裂。

层状断口缺陷的产生是由于钢中存在的非金属夹杂物、枝晶偏析以及气孔疏鬆等缺陷，在锻、轧过程中沿轧制方向被拉长，使钢材呈现出带状组织。如果杂质过多，锻件就有分层破裂的危险。层状断口越严重，钢的塑性、韧性越差，尤其是横向力学性能很低。

非金属夹杂物主要是熔炼或浇铸的钢水冷却过程中由于成分之间或金属与炉气、容器之间的化学反应形成的。另外，在金属熔炼和浇铸时，由于耐火材料落入钢液中，也能形成夹杂物，这种夹杂物统称夹渣。在锻件的横断面上，非金属夹杂可以呈点状、片状、链状或团块状分布。严重的夹杂物容易引起锻件开裂或降低材料的使用性能。

碳化物偏析经常出现在含碳高的合金钢中，例如高速钢。其特徵是在局部区域有较多的碳化物聚集。它主要是钢中的莱氏体共晶碳化物和二次网状碳化物，在开坯和轧制时未被打碎和均匀分布造成的。碳化物偏析将降低钢的锻造变形性能，易引起锻件开裂。锻件热处理淬火时，在碳化物偏析区易引起热处理过热、过烧和淬裂。

碳化物带状级别按GB/T14979--1994《钢的共晶碳化物不均匀度评定法》进行检验。当碳化物级别较高时对高速钢刀具的使用寿命极为不利，碳化物级别>5级时，可造成刀具崩刃或断裂。为此，锻造时要求具有一定的变形量，儘可能将带状碳化物击碎、击细。

由于钢锭冒口部分切除不乾净，在开坯和轧制时将夹杂物、缩松或偏析残留在钢材内部。缩管残余在横向低倍试块中呈不规则的皱摺裂纹或缝隙，在其附近常伴有严重的疏鬆、夹杂物和成分偏析，在锻造后作淬火处理时可由这种中心部位缺陷向外发展成裂纹。下图所示为20CrMnMo钢缩管残余处已形成向外扩展的裂纹。

白点的主要特徵是在钢坯的纵向断口上呈圆形或椭圆形的银白色斑点，在横向断口上呈细小的裂纹。白点的大小不一，长度有1~20mm或更长。

白点在镍铬钢、镍铬钼钢等合金钢中常见，普通碳钢中也有发现，是隐藏在内部的缺陷。白点是在氢和相变时的组织应力以及热应力的共同作用下产生的，当钢中含氢量较多和热压力加工后冷却（或锻后热处理）太快时较易产生。

用带有白点的钢锻造出来的锻件，在热处理时（淬火）易发生龟裂，有时甚至成块掉下。白点降低钢的塑性和零件的强度，是应力集中点，它像尖锐的切刀一样，在交变载荷的作用下，很容易变成疲劳裂纹而导致疲劳破坏，所以锻造原材料中绝对不允许有白点。

落料不当造成的锻件缺陷常有以下几种：

（1）锻件端面与轴线倾斜，由于在锻坯落料时棒料剪下未压紧造成。

（2）撕裂。切料时如刀片间隙太大，产生撕裂现象，导致端部金属被拉掉。

（3）毛刺。切料时部分金属被带入剪刀间隙之间，产生尖锐和毛刺，有毛刺的坯料，加热时局部易过烧，锻造时易产生摺叠和开裂。

（4）端部裂纹。主要产生于剪下大断面坯料时发生，通常是在剪下后3~4h才发现，这是因为剪下时圆形端面压扁成椭圆形，材料中产生很大的内应力引起应力裂纹。另外，气割落料前原材料如没有预热，也可能在坯料的端部产生裂纹。

（5）凸芯开裂。位于坯料端面的中心部位。这是由于下料时棒料端面中心留有凸芯，锻造时凸芯冷却快，在凸芯的周围的端面突变交换处由于应力集中而容易造成开裂。

金属材料加热时过热引起晶粒粗大，使材料的强度下降，主要是由于在规定的锻造加热温度内停留时间太长或超过规定的加热温度。

金属材料产生过烧时，晶粒特别粗大，镦粗时轻轻一击就裂。其断口呈石状断口。对于碳钢，金相组织出现晶界氧化和熔化，工模具钢晶界因为熔化而出现鱼骨状莱氏体组织；铝合金出现晶界熔化三角区或复熔球。

（1）加热裂纹。对于尺寸大的坯料，如加热速度过快，形成坯料内外温度相差很大，产生热应力造成锻件开裂，其特徵沿坯料的横截面开裂，裂纹由中心向四周辐射状扩展，多产生于高合金钢中。

（2）心部开裂。心部开裂常在坯料的头部，开裂深度与加热和锻造有关，有时贯穿整个坯料。这是由于加热时保温时间不足，坯料未热透，坯料外部温度高，塑性好，变形大；内部温度低、塑性差、变形小，产生不均匀变形，引起坯料心部开裂。

（3）材质缺陷开裂。锻造时在缩孔、夹渣、碳化物偏析等材料缺陷处形成锻造裂纹。

（1）脱碳。金属材料在高温下表层的碳被氧化，发生脱碳，使表层组织含碳量下降，硬度和强度下降。脱碳层的深度与钢的成分、炉内气氛、温度等有关，通常情况下高碳钢易脱碳，氧化性气氛易脱碳。

（2）增碳。用油炉加热的锻件，有时表面或部分表面发生增碳，增碳厚度可达1.0~1.5mm，增碳量甚至可达w=2%，可出现莱氏体组织。锻造时引起锻件表面开裂。

摺叠的特徵是其折纹与金属流线方向一致，摺叠尾端一般呈小圆角。但随后的锻造变形又会使摺叠发生开裂。折纹两侧有较严重的氧化脱碳现象，下图为35CrMo钢表面摺叠裂纹形貌。在个别情况下可能增碳。摺叠是金属变形过程中已氧化过的表层金属汇合在一起而形成的，与原材料表面缺陷、坯料的形状、模具的设计、成型工序的安排、润滑情况及锻造操作等有关。摺叠的尾端成为应力集中点往往在淬火后开裂或使用时成为疲劳源。

（1）带状组织多出现在两相组织的亚共析钢、奥氏体钢和半马氏体钢中，金相组织呈带状分布，带状严重时影响材料的力学性能。带状组织按GB/T13299--1991《钢的显微组织评定方法评定》。

（2）粗晶。在锻件的低倍组织上晶粒粗大。产生原因主要是由于始锻温度过高和变形程度不足终锻温度过高变形度落入临界变形区。

（3）晶粒不均匀。锻件晶粒大小不均匀，对于高温合金和耐热钢特别敏感。产生原因主要是局部区域变形度落入临界变形区。

（4）冷硬。锻件内部仍保留一部分冷变形组织，使锻件塑性下降。主要是由于变形时温度偏低或变形速度太快以及锻造后冷却过快，导致再结晶引起的软化小于变形引起的硬化，从而出现热加工后的冷硬现象。

锻件缺陷(forging defects)

锻件缺陷主要有：残留铸造组织，摺叠，流线不顺，涡流，穿流，穿肋，裂纹，钛合金α脆化层和锻件过烧等。

残留铸造组织 钢锻件有残留铸造组织时，横向低倍组织的心部呈暗灰色，无金属光泽，有网状结构，纵向无明显流线；高倍组织中的树枝晶完整，主干支干互成90。。高温合金的残留铸造组织，在低倍组织中为柱状晶，枝干未破碎；高倍组织中的晶粒极为粗大，局部有破碎的细小品粒。钛合金低倍组织为粗大晶粒块状分布；高倍组织为粗大的魏氏组织。铝合金横向低倍组织中的残留铸造组织为粗大的等轴晶，流线不明显，有时伴有疏鬆针孔；高倍组织中有网状组织、骨骼状组织和显微疏鬆。残留铸造组织产生的原因是，铸锭加工成棒材或锻件的变形量小。高温合金、铝合金及钛合金因反覆锻造变形量不足或未採用多向锻造、两端面附近死区内的变形量小而引起的。防止残留铸造组织要增大锻造比和反覆镦拔，加强对原材料的检验，发现有铸造组织就要在成形工艺中增加补充变形量。

摺叠 表面形状和裂纹相似，多发生在锻件的内圆角和尖角处。在横截面上高倍观察，摺叠处两面有氧化、脱碳等特徵；低倍组织上看出围绕摺叠处纤维有一定的歪扭。锻件上摺叠的出现是由于自由锻拔长时，送进量过小和压下量过大，或砧块圆角半径太小；模锻时模槽凸圆角半径过小，制坯模槽、预锻模槽和终锻模槽配合不当，金属分配不合适，终锻时变形不均匀等原因造成金属回流而产生的。根据上述产生的原因而採取相应的措施可以防止产生摺叠。

流线不顺、涡流、穿流和穿肋 这类缺陷多在锻件的H形、U形和L形部位的组织上出现。坯料尺寸、形状不合适，锻造操作不当，模具设计时圆角半径选择不合理都会出现上述缺陷。锻造变形时金属回流，工字形截面锻件，凸模圆角半径小金属不能沿肋壁连续填充模槽时都会产生涡流。当肋已充满还有多余金属由圆角处直接流向毛边槽时，即形成穿流。若锻造过程中打击过重、金属流动激烈、穿流处金属的变形程度和应力超过材料的许可强度时，便会产生穿流裂纹。锻件腹板宽厚比大、肋底部的内圆角半径小、坯料余量过大、操作时润滑剂涂得过多和加压太快，都易造成上述缺陷。对于此类模锻件，採用预成形或顶锻，加大顶部、根部及毛边槽桥部与模槽连线处的圆角半径，加大内外模锻斜度等措施，能有利于避免金属流动过程中急剧转弯而造成上述缺陷。

裂纹 因锻造变形温度不当而引起的高温锻裂和低温锻裂，在锻件上表现为表面裂纹、内部裂纹和毛边裂纹等。

表面裂纹是因锻造温度过高或锤击速度过快，使坯料发生过烧或过热而引起的，裂口较宽，断口凹凸不平，组织粗大呈暗灰色。低倍组织中裂纹端为锯齿形，与流线无关。高倍观察裂纹沿晶界伸展，再结晶完全，无夹杂及其他冶金缺陷。锻造温度过低，锤击过重时，在坯料侧表面与锤击方向呈45。、90~或三角形裂纹，断口平齐有金属光泽。高倍观察，裂纹穿晶并有加工硬化现象。

内部裂纹一种是在自由锻时发生的。在圆截面坯料拔长、滚圆时，由于送进量太大，压下量太小，金属横向流动激烈而产生横向拉应力，愈接近心部拉应力愈大，引起内部纵向裂纹。另一种内部裂纹则是由合金内部过分粗大的金属间化合物或夹杂物在锻造时阻碍着金属的规则流动，在其周围引起的微裂纹。通常此种裂纹都要在锻件加工后才能表露出来。前一种纵向裂纹的防止方法是在圆坯料拔长时，先打四方后打八方最后滚圆，每次压下量要大于20%。后一种裂纹的防止方法是要对锻造毛坯严格检查，控制组织不合格的坯料进入车问。

毛边裂纹在锤上模锻铝合金时经常出现，通常在毛边切除时沿分模线(见分模面)裂开。这是由于锻造温度过高或者锻造过程中快速连续打击时，已充满模槽的多余金属在毛边处被迫挤出来，模具表面与锻件表面金属之间存在摩擦，与模具表面紧挨着的金属流动困难处于静止状态。真正发生流动的金属距模具表面有一定的深度。因此，在流动与静止的金属之间，由于激烈的相对运动而产生大量的热，使这个範围内的金属过热，再加上多余的金属挤压毛边槽时，在这个部位出现很大的剪应力的作用下，毛边处过热部位产生裂纹。此外，还有模具设计不当、肋的根部圆角半径过小、淬火加热时过烧等原因也能造成毛边裂纹。为防止这类裂纹的出现要适当降低锻造温度和锤击速度，增大圆角半径，减小剪下应力等。

钛合金α脆化层钛合金锻件表面去掉氧化皮后还存有0.3mm以下的污染层，其硬度约为基体的两倍。高倍组织中的α相较明显增多，甚至全为α相。钛合金在加热时吸收炉气中α相的形成元素氧和氮，形成钛与氧、氮的间隙固溶体，表现为脆化层，其深度与锻造或热处理时加热所用炉子类型、炉气性质、加热温度及保温时间有关。控制加热时炉气性质、加热温度及保温时间，可减小α脆化层的厚度。可用酸洗、喷砂或切削加工等方法去掉α脆化层。

锻件的过烧 坯料在锻造或热处理加热时因炉温控制失灵、炉内温度分布不均、局部炉温过高而引起的。过烧锻件对静拉伸性能的影响不大明显，对疲劳性能则影响明显。铝合金过烧后，表面呈暗黑色，有时表面起泡，高倍观察晶粒粗大，出现复熔球，晶界变直发毛，严重时产生三角晶界，沿晶界出现共晶体。这些现象不一定同时出现，只要出现一个现象就说明材料已经过烧。