底部沉澱區：上部鋼液中最初形成的晶體因密度大而下沉，並將碰斷的樹枝狀晶分枝一起向下堆積，並且鋼液的補縮能力小，使沉澱的組織疏鬆，氧化物夾雜多。在化學成分上構成負偏析。
4. 鋼錠內部的主要缺陷有哪些，有什麼危害，如何防止？
答：大型鋼錠的內部缺陷主要有：偏析、夾雜、縮孔和疏鬆、氣泡（氣體）等。
偏析的危害：（1）導致鋼的化學成分不均勻，影響鋼的力學效能。（2）雜質富集的區域，其值超過規定值，造成鋼的報廢。（3）給鍛造和熱處理工藝造成困難。
偏析的防止：（1）材料的化學成分。c、s、p易形成正偏析；mn、si、ni、cr促使偏析擴大化；mo、v可減小偏析。
（2）鋼錠越大，偏析越嚴重。（3）鋼錠的高徑比大，偏析嚴重。故大型鋼錠高徑比一般取0.
8~1.2。（4）鋼錠的錐度增大，有利於減小偏析程度，但錐度過大會擴大負偏析。
夾雜的危害：（1）破壞基體金屬的連續性，在應力作用下，夾雜處產生應力集中，引起顯微裂紋。成為零件疲勞破壞的疲勞源。
（2）低熔點夾雜物過多地分布在晶界上，鍛造時會產生「熱脆」現象。不利於鋼錠的鍛造效能和鍛後的力學效能。
氣體的危害：在冶煉過程中，氮、氫、氧等氣體通過爐料溶入鋼錠。氫在鋼錠中以原子狀態存在，也可能形成一部分分子狀態的氫和氰化物。
氫是鋼中危害最大的氣體，是引起「白點」和「氫脆」的主要原因，使鍛件的力學效能明顯下降。
氣體的防止：可以採用真空精練脫氣。
縮孔的防止：縮孔是在冒口區域形成的，同時含有大量的雜質，鍛造時應將縮孔與冒口一起切除。
疏鬆的危害：疏鬆使鋼錠組織致密度下降，影響鍛件的力學效能。
疏鬆的防治：在鍛造時應加大變形程度，以使鍛件鍛透，使孔隙焊合，消除疏鬆現象。
5. 加熱時坯料產生的內應力是指什麼應力？哪個應力容易引起被加熱坯料的開裂？為什麼？
答：加熱時材料的內應力主要有：溫度應力、組織應力和殘餘應力。
殘餘應力容易引起被加熱坯料的開裂。由於鋼錠外層冷的快，心部冷得慢，殘餘應力在鋼錠的外層為壓應力，心部為拉應力。其中心的拉應力正好與同位置溫度應力同向，增加了鋼錠加熱是心部開裂的趨勢。
6. 何謂溫度頭？溫度頭大會造成什麼後果？
答：溫度頭：爐溫與坯料表面的溫差。
爐溫與毛坯表面溫度間的差別很大，即溫度頭大。這時的加熱速度若達到最大值，由此引起的溫度應力也可能最大。同時，由於鋼料在低溫時的塑性較差，特別是有藍脆溫度區及原有殘餘應力的存在，因此，鋼在這個階段產生裂紋的危險性最大 (這時的快速加熱要特別注意)。
7. 鋼加熱時常見的缺陷有哪些？有什麼危害？如何防止？
答：（1）裂紋。
（2）白點。白點的存在對鋼的效能極為不利，它使鋼的力學效能降低。熱處理時易使零件產生淬火開裂，使用時易造成零件斷裂。
原因是白點處為應力集中點，在應變和重複載荷作用下，常常成為疲勞源而導致零件疲勞斷裂。白點是由於鋼中的氫和組織應力共同作用的結果，冷卻速度愈快，他們的作用愈顯著，鍛件尺寸愈大，白點也易形成。因此鍛造白點敏感性鋼的大鍛件時，應特別注意冷卻速度。
（3）網狀碳化物。當網狀碳化物較嚴重時，用一般熱處理方法不易消除，使材料的衝擊韌性降低，熱處理淬火時常引起龜裂。
8. 穩定過熱和不穩定過熱有什麼區別？兩者各採用什麼方法消除？
答：（1）不穩定過熱。由於單純的原高溫奧氏體晶粒粗大形成的過熱，稱為不穩定過熱。可用一般的熱處理方法消除，如正火等。
（2）穩定過熱。除原高溫奧氏體晶粒粗大外，沿奧氏體晶界大量析出第二相（包括雜質元素組成的化合物，如硫化物、碳化物和碳氮化合物等）質點以及其他促使原高溫奧氏體晶界穩定的因素，這種過熱稱為溫度過熱。穩定過熱用一般熱處理方法不易消除或改善，如碳化物網狀組織。
只能用鍛造方法，通過加大變形程度，打碎網狀碳化物，並使其呈瀰散分布。
9. 鋼的鍛造加熱溫度範圍確定的原則？試述碳鋼的鍛造溫度範圍的確定方法（始、終鍛溫度）。
答：確定鍛造溫度的原則：（1）要求鋼在鍛造溫度範圍內具有良好的塑性和較低的變形抗力，即可鍛性好。
（2）鍛造溫度範圍盡可能寬些，以便延長鍛造時間，減少加熱次數，提高生產效率、降低能源消耗。（3）能得到高質量的鍛件，即有較好的斷口組織和效能。
確定鍛造溫度範圍的基本方法：以鐵——碳平衡圖為基礎，參照塑性圖、抗力圖和再結晶圖，由塑性、組織效能和變形抗力三個方面綜合分析，從而確定出始鍛溫度和終鍛溫度。
10. 空氣過剩係數的大小對鍛造加熱的影響？
答：α—空氣過剩係數。α<1：
實際供給的空氣量少，得到還原性火焰，火焰長，呈黃色。此時金屬不會被氧化，甚至氧化物還可被還原。α>1：
實際供給的空氣量過多，達到完全燃燒，得到氧化性火焰，火焰短而明亮。在氧化性火焰下加熱，坯料表面生成較厚的氧化皮，長時間的加熱會增加坯料的燒損和出現加熱缺陷。α≈1：
燃料與空氣的配備比例合適，時理想的火焰，稱為中性火焰，但是在加熱時較難控制。
11. 何謂感應加熱的趨膚效應？試述為什麼感應加熱不同尺寸的坯料要採用不同的電流頻率。
答：坯料進行感應加熱時，沿坯料斷面的電流密度分別是不均勻的。中心電流密度小，表層電流密度大，這種現象稱為電流的趨膚效應。
由於趨膚效應，表層金屬主要是電流通過而被加熱，心部金屬則靠外層熱量向內傳導加熱。對於大直徑的坯料，如採用高頻率感應加熱爐加熱，就可能出現表裡溫度不均勻，心部溫度過低，如要提高心部溫度，延長加熱時間，表層金屬會因溫度過高而產生過熱、過燒等加熱缺陷。而選用較低的頻率感應加熱，可以增加電流的穿透深度，達到表裡同時加熱的目的。
對於小直徑坯料，高頻電流可以穿透到心部，而且可以提高加熱效果。
12. 鍛件冷卻時的網狀碳化物是如何形成的？過共析鋼如何防止網狀碳化物？
答：過共析鋼，如軸承鋼等因終鍛溫度高並在鍛後緩慢冷卻時，特別在ａcm－ａ１區間緩冷，將由奧氏體中大量析出二次碳化物，這時碳原子由於具有較大的活動能力和足夠的時間擴散到晶界，沿原奧氏體晶界形成網狀碳化物。
13. 鍛件冷卻是何種內應力容易引起裂紋？為什麼？
答：殘餘應力。鋼錠在加熱、冷卻過程中，由於外層和中心冷卻秩序不同，各部分的相互牽著，並保留在鋼錠中，形成殘餘應力。
由於鋼錠外層冷的快，心部冷得慢，殘餘應力在鋼錠的外層為壓應力，心部為拉應力。其中心的拉應力正好與同位置溫度應力同向，增加了鋼錠加熱是心部開裂的趨勢。
14. 鍛件熱處理的目的？
答：鍛件在機械加工前後，一般都要進行熱處理。機械加工前的熱處理稱為鍛件熱處理（第一熱處理）。
由於各類鍛件或鍛件的各部分終鍛溫度不一致，變形程度不一致，冷卻後，鍛件內部產生組織不均，並有殘餘應力和硬化等不良現象。為保證鍛件質量，需要進行熱處理。為消除白點等內部缺陷也要進行熱處理。
另外，在一些工廠中，有些鍛件要求鍛造車間熱處理後就達到金相組織和機械效能要求，切削加工後不再進行熱處理。都需要對鍛件進行熱處理。
15. 大型鍛件的白點主要有哪些因素引起？如何防止？
答：鍛件在快速冷卻過程中，由於鋼中的氫和組織應力共同作用而在縱向斷口上呈圓形或橢圓形的銀白色斑點，而在橫向上呈細小的裂紋。白點是由於鋼中的氫和組織應力共同作用的結果，冷卻速度愈快，他們的作用愈顯著，鍛件尺寸愈大，白點也易形成。
因此鍛造白點敏感性鋼的大鍛件時，應特別注意冷卻速度。
16. 何謂自由鍛造？自由鍛的主要工序有哪些？各自的作用？
答：自由鍛時利用鍛壓裝置的砧塊或鎚頭及一些簡單的工具，使被加熱的金屬產生塑性變形，從而得到所需尺寸、形狀和效能的鍛件的一種鍛造加工方法。根據變形性質和變形程度的不同，自由鍛工序分為：
基本工序、輔助工序和修整工序。
（1） 基本工序：改變坯料的形狀和尺寸以達到鍛件基本成形的工序，包括鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、切割、扭轉、錯移等。最常用的是鐓粗、拔長、沖孔。
（2） 輔助工序：為了方便基本工序的操作，而使坯料預先產生某些區域性變形的工序。如壓鉗口、倒稜和切肩。
（3） 修整工序：修整鍛件的最後尺寸和形狀，消除表面的不平和歪扭，使鍛件達到圖紙要求的工序。如修整鼓形、平整端麵、校直彎曲。
17. 鐓粗時的不均勻變形表現在**？引起的原因是什麼？有什麼危害？如何消除？
答：鐓粗時，隨著高度的減小，金屬不斷向四周流動。由於坯料和砧面之間的摩擦，鐓粗後坯料的側面將變成鼓形，同時造成坯料內部變形不均勻。
通過網格法的鐓粗實驗，根據坯料內部變形的不均勻程度，坯料可以分為三個變形區。
區域ⅰ：（難變形區）
① 工具與坯料端麵之間摩擦力最大，該區變形十分困難，稱為「難變形區」。
② 在接觸面上，由於中心處的金屬流動還受到外層的阻礙，愈靠近中心部分受到的摩擦阻力愈大，變形愈困難。
③ 在平板間熱鐓粗坯料時，與工具結觸的上下端金屬由於溫度降低快，變形抗力大，變形愈困難。
區域ⅱ：（大變形區）
受摩擦的影響小，溫度降低也慢，「大變形區」。應力狀態也有利於變形。
區域ⅲ：（小變形區）
受摩擦的影響小，溫度降低稍慢，介於ⅰ、ⅱ之間，稱為「小變形區」。
18. 為什麼說拔長是鐓粗的系列組合？引起拔長缺陷的原因有哪些？
答：坯料拔長時，是送進一部分，壓下一部分，只有部分金屬參與變形。故拔長是鍛造生產中耗費時間最多的一種鍛造工序。
當毛坯沿軸向逐次送進拔長時，變形相當於一系列鐓粗工序的組合，但還受兩端不變形金屬的影響。
（1）內壁裂紋
① 經一次施壓後內孔擴大，轉一定角度再一次施壓時，由於孔壁與芯軸間有一定間隙，在孔壁與芯軸上、下端壓靠之前，內壁金屬由於彎曲作用受切向拉應力。
② 內孔壁長時間與芯軸接觸，溫度較低，塑性較差，當應力值或延伸率超過材料當時允許的指標時便產生裂紋。
③ 金屬切向流動得愈多，即內孔增加愈大時，愈易產生孔壁裂紋，因此，在平砧上拔長時，t/d愈小（即壁越薄）時愈易產生裂紋。採用v型砧，可以減小孔壁裂紋產生的傾向。
（2）端部孔壁更易產生裂紋
① 由於芯軸對變形區金屬摩擦阻力的作用，空心件端部呈圖形狀，下一次施壓時端部孔壁與芯軸間的間隙比其他部分大。
② 由於端部的外側沒有外端（剛端），故此處被施壓時，切向拉應力很大。
③ 端部金屬與冷空氣長時間接觸，降溫較大，塑性較低。
19. 大型圓截面鍛件在平砧上拔長會出現什麼問題？為什麼？如何防止？
答：用上下平砧拔長大型圓形截面毛坯時，由於工件與砧子接觸面很窄，金屬橫向流動大，軸向流動小，與拔長的目的相反，拔長效率低。同時，由於變形集中於上下表層，在心部產生拉應力，容易引起中心裂紋。
大型圓截面坯料在平砧上拔長時，先將圓形截面鍛成面積相似的矩形坯料，再在矩形坯料的基礎上進行拔長。待鍛製截面積於要求的圓形截面積基本相同時，再鍛成多角形，並滾圓。這種方法不但可以提高拔長效率，還能減小中心開裂危險。
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