Défauts de forgeage : Types, causes et contrôle de la qualité

Pour garantir la qualité, les pièces métalliques forgées doivent être soumises à un contrôle de qualité. Les pièces forgées présentant des défauts identifiés lors de l'inspection sont qualifiées, mises au rebut ou utilisées après réparation en fonction des exigences d'utilisation (normes d'inspection) et de l'ampleur des défauts.

I. Classification des défauts de forgeage et de leurs causes

1. Classification des défauts de forgeage

La classification des défauts de forgeage est présentée dans le tableau 1.

Tableau 1 Classification des défauts de forgeage

2. Principales caractéristiques et causes des défauts de forgeage

Différents processus peuvent produire différentes formes de défauts, mais la même forme de défaut peut également provenir de différents processus. Étant donné que les causes des défauts de forgeage sont souvent liées à divers facteurs tels que le processus de production de la matière première et le processus de traitement thermique après le forgeage, il convient de ne pas analyser les causes des défauts de forgeage de manière isolée.

Les principales caractéristiques et causes des défauts de forgeage sont présentées dans le tableau 2.

Tableau 2 Principales caractéristiques et causes des défauts de forgeage

Nom du défaut	Principales caractéristiques	Causes et conséquences
1. Défauts liés aux matières premières
Fissures capillaires (fendillement)	Fissures capillaires situées à la surface de l'acier, d'une profondeur de 0,5 à 1,5 mm.	Lors du laminage de l'acier, les bulles sous-cutanées du lingot d'acier s'allongent et éclatent. Si elles ne sont pas éliminées avant le forgeage, elles peuvent provoquer des fissures dans les pièces forgées
Gale	Une couche de film mince facilement pelable qui existe par endroits à la surface de l'acier, d'une épaisseur d'environ 1,5 mm. Elle ne peut pas être soudée pendant le forgeage et apparaît à la surface de la pièce forgée sous forme de croûtes.	Pendant la coulée, l'acier liquide éclabousse et se solidifie à la surface du lingot d'acier et est pressé en une fine pellicule pendant le laminage, qui adhère à la surface du matériau laminé sous forme de croûtes. Après le forgeage et le décapage, les croûtes se détachent, laissant des piqûres à la surface de la pièce forgée
Plier (plier)	Des plis apparaissent aux deux extrémités du diamètre sur la face frontale du matériau laminé, le pli formant un angle avec la tangente de l'arc. L'intérieur du pli contient des inclusions oxydées et la décarburation se produit autour de lui	Un mauvais dimensionnement de la gorge du cylindre sur le laminoir, ou des bavures produites sur la surface usée de la gorge, sont roulés en plis pendant le laminage. Si elles ne sont pas enlevées avant le forgeage, elles resteront à la surface de la pièce forgée
Inclusions non métalliques	Des inclusions non métalliques allongées ou brisées mais discontinues dans le sens de la longueur apparaissent sur la section longitudinale du matériau laminé. Les premières, telles que les sulfures, et les secondes, telles que les oxydes, les silicates fragiles.	Principalement en raison des réactions chimiques entre le métal et le gaz du four, le conteneur pendant la fusion ; en outre, en raison des matériaux réfractaires, du sable, etc. qui tombent dans l'acier fondu pendant la fusion et la coulée.
Fracture stratifiée	Elle se produit souvent dans la partie centrale de l'acier. Sur la fracture ou la section transversale de l'acier, il apparaît des morphologies semblables à des ardoises ou des écorces brisées. Ce défaut est plus fréquent dans les aciers alliés, en particulier dans les aciers chrome-nickel, molybdène-nickel-tungstène, et se retrouve également dans les aciers au carbone.	Les inclusions non métalliques, la ségrégation dendritique, la porosité, le relâchement et d'autres défauts existent dans l'acier, qui sont allongés longitudinalement pendant le forgeage et le laminage, ce qui fait que la fracture de l'acier apparaît en couches. La rupture stratifiée réduit considérablement les propriétés mécaniques transversales des matériaux en acier, et le forgeage est très sujet à la délamination et à la rupture.
Zone de ségrégation	Sous un microscope de faible puissance, dans la direction longitudinale de certaines pièces forgées en acier de construction allié (telles que 40CrNiMoA, 38CrMoAIA, etc.), des défauts sous forme de bandes ou de rubans différents des lignes d'écoulement apparaissent le long de la direction de la ligne d'écoulement. La microdureté de la zone défectueuse est sensiblement différente de celle de la zone normale.	La zone de ségrégation est principalement due à la ségrégation des éléments d'alliage au cours du processus de production des matières premières. Les zones de ségrégation légères ont peu d'impact sur les propriétés mécaniques, tandis que les ségrégations importantes réduisent de manière significative la plasticité et la ténacité de la pièce forgée.
Lignes ou bandes lumineuses	Sur la surface de la pièce forgée ou sur la surface traitée de la pièce forgée, des lignes brillantes plus ou moins longues apparaissent. La plupart des lignes brillantes sont réparties le long de la direction longitudinale de la pièce forgée. Ce défaut apparaît principalement dans les alliages de titane et les forgeages de superalliages.	Causées par la ségrégation des éléments d'alliage. Dans les pièces forgées en alliage de titane, les lignes brillantes appartiennent principalement à des zones de faible ségrégation d'aluminium et de vanadium ; dans les pièces forgées en superalliage, les zones de lignes brillantes ont souvent des niveaux plus élevés d'éléments tels que le nickel, le chrome et le cobalt. La présence de lignes brillantes réduit la plasticité et la ténacité du matériau.
Le niveau de ségrégation du carbure n'est pas conforme à la norme	Se produit souvent dans les aciers alliés à haute teneur en carbone, tels que les aciers rapides et les aciers pour travail à froid à haute teneur en chrome, caractérisé par une zone locale avec une concentration plus élevée de carbures, provoquant une ségrégation des carbures dépassant la norme autorisée.	Causé par la rupture insuffisante et la répartition inégale des carbures eutectiques de lédéburite dans l'acier lors de l'ouverture des billettes et du laminage. Une ségrégation importante du carbure peut facilement provoquer une surchauffe, une brûlure ou une fissure des pièces forgées.
Taches blanches	Taches blanches argentées circulaires ou ovales sur la section longitudinale de la billette d'acier, et fines fissures sur la section transversale. La taille des taches blanches varie, avec des longueurs de 1～20mm ou plus. Les taches blanches sont courantes dans les aciers de construction alliés et se retrouvent également dans les aciers au carbone ordinaires.	Ces taches sont dues à la forte teneur en hydrogène de l'acier et à l'importante contrainte organisationnelle lors de la transformation des phases. Les grandes billettes d'acier sont sujettes à l'apparition de taches blanches lorsqu'elles sont refroidies rapidement après le forgeage et le laminage. Les points blancs sont des fissures internes cachées qui réduisent la plasticité et la résistance de l'acier. Les points blancs sont des points de concentration de contraintes qui, sous l'effet de charges alternées, sont susceptibles de provoquer des fissures de fatigue.
Rétrécissement porosité résidus	Lors de l'inspection à faible grossissement des pièces forgées, des interstices irréguliers ressemblant à des fissures apparaissent, de couleur brun foncé ou gris-blanc ; sous fort grossissement, on trouve une grande quantité d'inclusions non métalliques près du résidu de porosité de retrait, qui sont fragiles et faciles à décoller.	Les pores de retrait concentrés produits dans la partie ascendante de la chaîne d'acier n'étant pas proprement éliminés, ils restent à l'intérieur du billette d'acier pendant le braquage et le laminage.
Anneaux à gros grains sur tiges extrudées en alliage d'aluminium	Les barres extrudées en alliage d'aluminium fournies après traitement thermique présentent de gros grains en forme d'anneau sur la couche extérieure de la section transversale, appelés anneaux à gros grains. L'épaisseur des anneaux de gros grains augmente progressivement du début à la fin de la barre.	Principalement en raison de la présence d'éléments tels que Mn, Cr dans l'alliage d'aluminium, et de la déformation importante de la couche superficielle de la tige causée par la friction entre le métal et la paroi du cylindre d'extrusion au cours de l'extrusion. Les billettes à gros grains sont susceptibles de se fissurer pendant le forgeage et, si elles sont laissées sur les pièces forgées, elles réduiront les performances de ces dernières.
Film d'oxyde d'alliage d'aluminium	Dans la structure à faible grossissement de la forge, le film d'oxyde est réparti le long des lignes d'écoulement du métal, apparaissant comme de courtes lignes noires. Sur la surface de rupture perpendiculaire à la direction longitudinale du film d'oxyde, le film d'oxyde apparaît comme déchiré et en couches ; sur la surface de rupture parallèle à la direction longitudinale du film d'oxyde, le film d'oxyde apparaît comme écaillé ou densément pointillé. Le film d'oxyde à l'intérieur de la matrice forgée est facilement visible sur la plaque de fond ou près de la surface de séparation.	Les oxydes qui ne sont pas retirés du liquide d'aluminium pendant la fusion sont roulés dans le liquide métallique pendant le processus de coulée, et sont allongés et amincis pendant l'extrusion, le forgeage et d'autres processus de déformation pour devenir des films d'oxyde. Le film d'oxyde a un faible impact sur les propriétés mécaniques longitudinales de la pièce forgée, mais il a un impact plus important sur les propriétés mécaniques transversales, en particulier les propriétés transversales courtes. En fonction de la catégorie de pièces forgées et de la qualité du film d'oxyde, seules les pièces non qualifiées sont mises au rebut.
2. Défauts générés par la coupe.
Coupe en biais	La face frontale du billet est inclinée par rapport à l'axe du billet, dépassant la valeur autorisée.	Causé par le fait que le matériau de la barre n'est pas serré fermement pendant la coupe. Les flans coupés en biais sont susceptibles de se déformer lors du refoulement et difficiles à positionner lors du matriçage, formant facilement des plis.
L'extrémité de l'ébauche est courbée et présente des bavures.	Lors de la coupe, une partie du métal est entraînée dans l'espace entre les ciseaux, formant des bavures tranchantes, et l'extrémité de l'ébauche est pliée et déformée.	En raison d'un écart trop important entre les lames de la cisaille, ou d'un bord de lame mal aiguisé, ce qui donne une ébauche avec des bavures, le forgeage est susceptible de se plier.
L'extrémité de l'ébauche est bosselée ou saillante	Le métal de la partie centrale de l'extrémité de l'ébauche est déchiré, d'où la présence de saillies ou de bosses sur la surface de l'extrémité.	L'écart entre les lames est trop faible, le métal de la partie centrale de l'ébauche n'est pas coupé mais déchiré, ce qui entraîne l'arrachement d'une partie du métal. Ces flans sont susceptibles de se plier et de se fissurer pendant le forgeage
Fissures d'extrémité	Ces fissures se produisent principalement lors du découpage de billettes de grande section, mais aussi lors des opérations suivantes cisaillement acier allié ou acier à haute teneur en carbone à l'état froid.	Causé par une dureté trop élevée du matériau et une pression unitaire trop importante sur la lame lors du cisaillement. Le forgeage provoque l'expansion des fissures aux extrémités.
Fissuration du noyau du poinçon.	Lors de la découpe d'un matériau sur un tour, un noyau de poinçon est souvent laissé sur la face frontale de la billette. S'il n'est pas enlevé, il peut entraîner des fissures autour du noyau du poinçon pendant le forgeage.	En raison de la petite section transversale du noyau du poinçon, celui-ci se refroidit rapidement ; la grande surface de la face frontale se refroidit lentement, ce qui entraîne la formation de fissures autour du noyau du poinçon.
Fissures de découpe au gaz.	Généralement située à l'extrémité de la billette, la bouche de la fissure est rugueuse.	Préchauffage insuffisant avant le découpage au gaz, entraînant la formation d'une contrainte thermique importante et la causant.
Fissures de coupe de la meule	Le découpage à froid de superalliages à l'aide d'une meule entraîne souvent l'apparition de fissures sur la face frontale. Ces fissures ne sont parfois visibles à l'œil nu qu'après avoir été chauffées.	Les superalliages ont une mauvaise conductivité thermique, et la grande quantité de chaleur générée par la coupe de la meule ne peut pas être rapidement évacuée, ce qui entraîne une forte contrainte thermique sur la surface de coupe, et même la formation de microfissures. Le chauffage génère à nouveau une contrainte thermique plus importante, provoquant l'extension des microfissures en fissures visibles.
3. Défauts dus à l'échauffement
Surchauffe	Phénomène de gros grains causé par des températures de chauffage trop élevées. La caractéristique de l'acier au carbone surchauffé est l'apparition de la structure Widmanstätten ; pour les aciers à outils et à matrices, elle est caractérisée par des carbures primaires, et pour certains aciers de construction alliés tels que 18Cr2Ni4WA, 20Cr2Ni4A, outre les gros grains, il y a également une précipitation de MnS le long des limites, qui n'est pas facile à éliminer avec les méthodes de traitement thermique habituelles.	Causé par des températures de chauffage trop élevées ou des temps de chauffage trop longs, ou parce que l'effet de la chaleur de déformation n'a pas été pris en compte. La surchauffe réduit les propriétés mécaniques des pièces forgées en acier, en particulier la plasticité et la résistance aux chocs. En général, la surchauffe des pièces forgées en acier peut être éliminée par recuit ou normalisation.
"Surface "peau de crapaud	Les billettes d'alliages d'aluminium et de cuivre forment une "peau de crapaud" ou une surface rugueuse semblable à une peau d'orange pendant le refoulement et, dans les cas les plus graves, peuvent également se fissurer.	En raison de la surchauffe de la billette, elle est causée par des grains grossiers. Les ébauches en alliage d'aluminium avec des anneaux à gros grains présenteront également ce phénomène lors du refoulement
Widmanstätten α phase ou β fragilité	Après surchauffe de la billette d'alliage de titane (α+β), la caractéristique de sa microstructure est que la phase α précipite le long des gros joints de grains β d'origine et à l'intérieur des grains sous la forme d'une bande grossière. La phase α en forme de bande grossière précipitée à l'intérieur des grains est disposée dans une certaine direction, formant ce que l'on appelle la phase α Widmanstätten.	Le forgeage de l'alliage de titane avec la phase α de Widmanstätten causée par une température de chauffage dépassant la température de transformation β de l'alliage de titane (α+β) a considérablement réduit l'indice de plasticité à la traction, qui est ce qu'on appelle la fragilité β. Le traitement thermique ne peut pas éliminer la fragilité β.
Surchauffe des pièces forgées en acier	Les grains de la zone sur-brûlée sont particulièrement grossiers, l'oxydation est particulièrement sévère et la surface entre les fissures apparaît gris-bleu clair Après la surchauffe de l'acier au carbone et de l'acier de construction allié, l'oxydation et la fusion se produisent aux limites du grain. Après la surchauffe de l'acier à outils et à matrices, de la lédéburite en forme d'arête de poisson apparaît aux joints de grains en raison de la fusion.	Causé par une température excessive du four ou par le fait que la billette reste trop longtemps dans la zone à haute température. L'oxygène présent dans le four pénètre dans les grains le long des joints de grains, provoquant une oxydation ou formant des eutectiques d'oxydes fusibles, ce qui détruit la liaison entre les grains.
Surchauffe des pièces forgées en aluminium	La surface apparaît noire ou noire foncée, avec parfois des bulles ressemblant à de la peau de poulet. Une fois la billette d'alliage d'aluminium surchauffée, sa microstructure présente une fusion des joints de grains, des joints de grains triangulaires ou des sphères refondues. La présence de l'un ou l'autre de ces phénomènes indique une surcombustion	Lorsque la température de chauffage de la billette d'alliage d'aluminium est trop élevée, la phase de renforcement fond. Après refroidissement, on observe dans la microstructure des joints de grains grossiers, des joints de grains triangulaires ou des formes spéciales telles que des sphères refondues
Fissures de chauffage	En général, il se fissure le long de la section transversale de la billette, et la fissure s'étend du centre vers les environs Ce type de fissure se produit souvent lors du chauffage d'alliages à haute température et de lingots et billettes d'acier fortement allié	En raison de la grande taille de la billette, de sa mauvaise conductivité thermique et d'une vitesse de chauffage trop rapide, il existe une grande différence de température entre le centre et la surface de la billette, ce qui entraîne une contrainte thermique supérieure à la résistance de la billette.
Fragilité du cuivre	Des fissures apparaissent à la surface des pièces forgées en acier. Un examen à fort grossissement montre que le cuivre est réparti le long des joints de grains. Ce défaut est susceptible de se produire lorsque des matériaux en acier sont chauffés dans un four qui a été utilisé pour chauffer des matériaux en cuivre	Les déchets d'oxyde de cuivre restant dans le four sont réduits en cuivre libre par le fer lorsqu'ils sont chauffés Les atomes de cuivre fondus diffusent le long des joints de grains de l'austénite à haute température, ce qui affaiblit la cohésion intergranulaire.
Fracture de type naphtalène	De petits plans brillants comme des cristaux de naphtalène apparaissent à la rupture des pièces forgées en acier. Ce défaut est facilement observé dans les aciers de construction alliés et les aciers à outils à haute vitesse.	Causé par une température de chauffage trop élevée ou une température finale trop élevée. température de forgeageet la déformation n'est pas assez importante. La rupture de type naphtalène est essentiellement due à la surchauffe, qui réduit la plasticité et la ténacité des pièces forgées en acier.
Fracture en forme de roche	La fracture en forme de pierre est un défaut qui apparaît après une surchauffe importante de l'acier de construction allié. Elle est observée à l'état trempé et se caractérise par un éclat non métallique, des petits plans gris-blancs semblables à du ciment apparaissant sur la matrice fibreuse de la fracture. Il ne peut être éliminé par les méthodes de traitement thermique et constitue donc un défaut inacceptable.	La température de chauffage est trop élevée, ce qui entraîne la dissolution d'une grande quantité de MnS, et le MnS dissous dans l'acier précipite sur les gros joints de grains d'austénite en particules extrêmement fines pendant le refroidissement, ce qui affaiblit la force de liaison des joints de grains. Le traitement de revenu renforce la ténacité de la matrice de l'acier, et l'acier se fracture le long des joints de grains d'austénite lors de la rupture, formant ainsi de petits plans gris-blanc brillants surchauffés sur la fracture. Les pièces forgées présentant des fractures de type rocheux doivent être mises au rebut.
Gros grain à faible grossissement	Les gros grains à faible grossissement sont un autre reflet de la surchauffe des pièces forgées en acier de construction allié, caractérisé par la présence de grains polygonaux visibles sur l'échantillon décapé à l'acide à faible grossissement, qui, dans les cas les plus graves, ressemblent à des flocons de neige.	Les joints de grains d'austénite surchauffée sont relativement stables et les traitements thermiques habituels sont incapables de les éliminer. La recristallisation ne se produit qu'à l'intérieur des gros grains d'austénite, générant plusieurs nouveaux petits grains à l'intérieur d'un seul grain d'austénite. Comme les joints de grains des petits grains sont minces ou présentent peu de différences d'orientation, les gros grains d'austénite d'origine sont toujours visibles à faible grossissement en tant que gros grains.
Décarburation	La teneur en carbone de la couche superficielle de la pièce d'acier est nettement inférieure à celle de l'intérieur, et la valeur de dureté est inférieure à celle requise. Le nombre de phases de cémentite à la surface diminue sous fort grossissement. La décarburation se produit plus facilement dans l'acier à haute teneur en carbone chauffé dans une atmosphère oxydante, en particulier dans l'acier à haute teneur en silicium.	Le carbone de la couche superficielle de l'acier est oxydé à haute température. La profondeur de la couche de décarburation varie de 0,01 à 0,6 mm, en fonction de la composition de l'acier, de la composition du gaz du four, de la température et de la durée du chauffage. La décarburation réduit la solidité et la résistance à la fatigue des pièces et affaiblit la résistance à l'usure.
La cémentation	Les pièces forgées chauffées dans un four à huile présentent une teneur en carbone considérablement accrue sur la surface ou une partie de la surface, ce qui augmente la dureté. La fraction de masse de carbone de la couche cémentée peut atteindre environ 1%, et dans certains endroits, elle peut même dépasser 2%, montrant une structure de ledeburite, avec certaines épaisseurs cémentées atteignant 1,5 à 1,6 mm.	Pendant le chauffage dans le four à huile des billettes, la surface transversale des deux buses d'injection n'atteint pas une combustion complète, ou une mauvaise atomisation des buses projette des gouttelettes d'huile, provoquant une carburation à la surface du forgeage. Pièces forgées à forte teneur en carbone, sujettes à la rupture de l'outil lors de la coupe
Fissure centrale causée par un chauffage insuffisant	La fissuration centrale se produit souvent à la tête de la billette, sa profondeur est liée au chauffage et au forgeage, parfois la fissure pénètre tout le long de la billette.	Causé par une durée d'isolation insuffisante et un chauffage insuffisant, entraînant une faible plasticité du noyau. Les alliages à haute température ont une mauvaise conductivité thermique. Si la taille de la section des billettes est importante, il faut prévoir un temps d'isolation suffisant.
4. Défauts générés par le forgeage
Fissuration longitudinale de la surface du ventre	Lors du refoulement libre, des fissures longitudinales irrégulières apparaissent à la surface du ventre de l'ébauche sous l'effet de la traction.	Le frottement entre l'ébauche et la surface de l'enclume provoque une déformation inégale, qui se traduit par une bélière. Si la quantité de refoulement est trop importante, des fissures longitudinales se produisent.
Fissuration transversale (fissuration interne longitudinale)	Ce type de fissure se produit souvent lors du processus d'étirage des aciers rapides à faible plasticité et des aciers à haute teneur en chrome. Les fissures transversales sont réparties le long de la diagonale de la section transversale de la pièce forgée, avec des profondeurs variables d'extension longitudinale, et les plus graves peuvent pénétrer sur toute la longueur de l'ébauche.	Lors du processus de rotation répétée à 90° pendant l'étirage, si la quantité d'alimentation est trop importante, le cisaillement alternatif maximal se produira sur la diagonale de la section transversale de l'ébauche. Lorsque la contrainte de cisaillement dépasse la valeur admissible du matériau, des fissures se forment le long de la direction diagonale.
Fissures longitudinales des bandes	Elles se produisent principalement lors de l'étirage de barres rondes de rond à carré, ou lors du chanfreinage ou de l'arrondi de la billette après l'étirage. Sur la section transversale, les fissures apparaissent dans la partie centrale sous forme de bande, et la profondeur de l'extension longitudinale varie en fonction de l'opération de forgeage.	Lors du chanfreinage ou de l'arrondissement de l'ébauche à l'aide d'une enclume plate, une contrainte de traction apparaît dans la direction horizontale de l'ébauche, cette contrainte de traction augmente de la surface de l'ébauche vers le centre, atteignant sa valeur maximale au centre. Lorsqu'elle dépasse la résistance du matériau, des fissures longitudinales internes se forment.
Fissures d'angle	Fissures de traction dispersées qui apparaissent sur les quatre bords de la billette après l'étirage. Les fissures d'angle apparaissent souvent au cours du processus d'étirage des billettes d'acier à outils à haute vitesse et d'acier à haute teneur en chrome.	Après l'étirage de la billette en forme de carré, la température des coins baisse et la différence de propriétés mécaniques entre les coins et le corps principal augmente. Les coins se fissurent sous l'effet de la tension causée par la difficulté d'écoulement du métal.
Fissures transversales internes	Fissures en forme de bande qui apparaissent dans le sens de la hauteur sur la section longitudinale de la billette. Lors de l'étirage de billettes en acier rapide et en acier à haute teneur en chrome, si le rapport d'avance est inférieur à 0,5, de telles fissures sont susceptibles de se produire.	Lorsque le rapport d'allongement est inférieur à 0,5, une contrainte de traction est générée dans la direction axiale du billette. Lorsqu'elle dépasse la résistance à la traction d'une partie faible du billette, elle provoque des fissures transversales à cet endroit.
Fissure de poinçonnage	Fissures apparaissant radialement le long du bord du poinçonnage. Plus fréquentes dans le poinçonnage de l'acier au chrome.	Causé par un manque de préchauffage du noyau du poinçon, un préchauffage insuffisant ou une déformation trop importante d'un poinçon.
Fissure de forgeage duplex	Fissures apparaissant le long de l'interface de la phase α et de la phase γ ou dans la phase α plus faible lors du forgeage de billettes d'acier inoxydable austéno-ferritique ou d'acier semi-martensitique.	Causé par un excès de phase α (plus de 12% dans l'acier inoxydable austénitique-ferritique, plus de 10% dans l'acier semi-martensitique) et une température de chauffage élevée.
Fissure de la ligne de séparation	Fissures apparaissant le long du plan de joint de la forge, souvent révélées après l'ébarbage.	Causé par des inclusions non métalliques dans la matière première, des cavités résiduelles de retrait ou de relâchement, et l'écrasement dans le plan de joint pendant le forgeage.
Perçage du fil	A la racine de la nervure ou du bossage de la pièce forgée en forme de L,  -Dans les sections transversales en forme de - et de H, des fissures parallèles à la surface de séparation apparaissent	En raison de l'excès de billettes, une fois les nervures remplies, il y a davantage d'excès de métal sur la bande. Pendant la poursuite du forgeage, l'excès de métal sur la bande s'écoule violemment vers la gorge de dépouille, générant une importante contrainte de cisaillement à la racine des nervures. Lorsque cette contrainte dépasse la résistance au cisaillement du métal, le filetage est percé
Bande de cisaillement	Une zone de grains fins errants apparaît sur la coupe transversale à faible grossissement de la pièce forgée. Elle apparaît souvent dans les alliages de titane et les alliages à haute température forgés à basse température.	En raison de la grande sensibilité des alliages de titane et des alliages à haute température à la trempe, pendant le processus de forgeage sous pression, la zone difficilement déformable proche de la surface de contact s'étend progressivement, ce qui entraîne une déformation de cisaillement intense à la limite de la zone difficilement déformable. En conséquence, une forte formation directionnelle se produit, entraînant une diminution des propriétés du forgeage.
Structure en bandes	Structure dans laquelle la ferrite ou d'autres phases de la matrice sont réparties en bandes dans le forgeage. Elle est souvent présente dans les aciers hypoeutectoïdes, les aciers inoxydables austénitiques-ferritiques et les aciers semi-martensitiques.	En raison de la déformation lors du forgeage sous la coexistence de deux phases Il réduit l'indice de plasticité transversale du matériau et est susceptible de se fissurer le long de la bande de ferrite ou à la limite entre les deux phases.
Mauvaise répartition des lignes d'écoulement dans le forgeage	Apparition de perturbations de la ligne d'écoulement telles que des déconnexions, des refoulements et des convections tourbillonnaires sur le faible grossissement de la pièce forgée.	Causé par une mauvaise conception du moule, une taille et une forme déraisonnables des billettes et une mauvaise sélection des méthodes de forgeage
Pliage	L'aspect des plis est similaire à celui des fissures. Sur l'échantillon à faible grossissement, les lignes d'écoulement externes du pli se courbent, alors que s'il s'agit d'une fissure, les lignes d'écoulement sont coupées. Sur l'échantillon à fort grossissement, à la différence du fond aigu d'une fissure, le fond du pli est émoussé et présente une oxydation importante des deux côtés	Le pliage est formé par la confluence de métaux de surface déjà oxydés au cours du processus de forgeage. Sur les pièces forgées libres, le pliage est principalement dû à une quantité d'alimentation trop faible pendant l'allongement, à une quantité de pressage trop importante ou à un rayon trop faible du coin du bloc d'enclume ; sur les pièces forgées sous pression, le pliage est principalement dû à la convection ou au reflux du métal pendant le forgeage sous pression.
Taille inégale des grains	Certaines parties de la pièce forgée présentent des grains particulièrement grossiers, tandis que d'autres parties sont plus petites, ce qui se traduit par une granulométrie irrégulière. Les aciers résistants à la chaleur et les alliages à haute température sont particulièrement sensibles aux inégalités de taille des grains.	La température initiale de forgeage est trop élevée et la quantité de déformation est insuffisante, ce qui fait que le degré de déformation dans certaines zones tombe dans la déformation critique ; ou la température finale de forgeage est trop basse, ce qui provoque un écrouissage localisé de la billette d'alliage à haute température et une forte croissance du grain dans cette partie pendant le chauffage par trempe. Une taille de grain inégale peut entraîner une diminution des performances d'endurance et de fatigue.
Structure de coulée résiduelle	S'il existe une structure de coulée résiduelle, l'allongement et la résistance à la fatigue du forgeage ne sont souvent pas conformes aux normes. Sous un faible grossissement, les lignes d'écoulement dans la zone de la structure de coulée résiduelle ne sont pas évidentes, et des cristaux dendritiques peuvent même être visibles. Ce phénomène se produit principalement dans les pièces forgées à partir d'ébauches de lingots	Causé par un rapport de forgeage insuffisant ou une méthode de forgeage inappropriée, ce défaut entraîne une diminution des performances du forgeage, en particulier une diminution plus importante de la résistance aux chocs et de la résistance à la fatigue.
Remplissage local insuffisant	Le phénomène de remplissage insuffisant au sommet ou sur les bords des parties surélevées de la pièce forgée se produit principalement au niveau des nervures, des épaulements convexes et des coins des pièces matricées, ce qui rend le contour de la pièce forgée peu clair	Un chauffage insuffisant de l'ébauche, une mauvaise fluidité du métal, une conception déraisonnable de la cavité de la filière de préforgeage et de la filière de fabrication des billettes, ainsi qu'un tonnage insuffisant de l'équipement peuvent tous être à l'origine de ce défaut.
Insuffisance de matriçage	Toutes les dimensions de la pièce forgée augmentent dans la direction perpendiculaire au plan de joint, dépassant les dimensions spécifiées sur le dessin. Ce défaut est le plus susceptible de se produire dans les pièces forgées par martelage.	Une résistance excessive au niveau du flash, un tonnage insuffisant de l'équipement, des ébauches surdimensionnées ou surdimensionnées, une température de forgeage basse et une usure excessive de la cavité de la matrice sont autant de facteurs qui peuvent entraîner un remplissage insuffisant.
Désalignement	La partie supérieure de la pièce forgée est désalignée par rapport à la partie inférieure le long du plan de joint.	La matrice de forgeage n'est pas installée correctement, ou il y a trop de jeu entre la tête du marteau et le rail de guidage ; ou il n'y a pas de verrou ou de poteau de guidage sur la matrice de forgeage pour équilibrer le désalignement.
Cicatrices superficielles d'écailles de poisson	La surface locale de la pièce forgée est très rugueuse et présente des cicatrices en écailles de poisson. Ce type de défaut de surface est plus susceptible de se produire dans les pièces forgées en acier inoxydable austénitique et martensitique.	En raison d'une mauvaise sélection du lubrifiant, d'une mauvaise qualité du lubrifiant ou d'une application irrégulière du lubrifiant, il se produit une adhérence locale au moule.
5. Défauts causés par le parage
Taille des fissures	Fissures produites au niveau du plan de joint lors de l'ébarbage	En raison de la faible plasticité du matériau, des fissures se produisent lors de l'ébarbage. Une température d'ébarbage trop basse pour les pièces forgées en alliage de magnésium ou trop élevée pour les pièces forgées en alliage de cuivre peut provoquer de telles fissures.
Bavures résiduelles	Des bavures supérieures à 0,5 mm sont laissées autour de la surface de séparation de la pièce forgée après l'ébarbage. Si une correction est encore nécessaire après l'ébarbage, les bavures résiduelles seront pressées dans le corps de la pièce forgée, formant ainsi des plis.	Un écart excessif entre les matrices d'ébarbage, une usure excessive de l'arête de coupe ou une installation et un réglage imprécis de la matrice d'ébarbage peuvent être à l'origine de bavures résiduelles.
Ecchymoses superficielles	Des indentations ou des ecchymoses apparaissent sur la surface de contact local entre la pièce forgée et le poinçon.	En raison du décalage de forme entre le poinçon et la surface de contact de la pièce forgée, ou parce que la surface de poussée est trop petite.
Déformation par flexion ou torsion	La déformation par flexion ou par torsion se produit dans la pièce forgée lors de l'ébarbage. Elle est susceptible de se produire sur les pièces forgées qui sont minces, fines et de forme complexe.	La surface de contact du poinçon de découpage est trop petite ou le contact n'est pas uniforme.
6. Défauts dus à un mauvais refroidissement après le forgeage.
Fissures de refroidissement	Les fissures sont lisses et minces, présentant parfois un réseau de fissures de tortue. Sous fort grossissement : La structure martensitique apparaît près des fissures, sans traces de déformation plastique. Se produit souvent sur des pièces forgées en acier martensitique	En raison d'un refroidissement trop rapide après le forgeage, les contraintes thermiques et structurelles sont importantes. Un refroidissement lent dans des sablières ou des scories autour de 200℃ peut prévenir ce type de fissure
Déformation due au refroidissement	Déformation par gauchissement de grandes pièces de charpente nervurées à parois minces pendant le processus de refroidissement après le forgeage	Causé par l'interaction des contraintes résiduelles générées lors du forgeage et d'un refroidissement inégal. Un recuit immédiat après le forgeage peut éviter ce défaut
475℃ fissures de fragilité	Fissures superficielles apparaissant sur des pièces forgées en acier inoxydable ferritique refroidies trop lentement, restant trop longtemps dans la plage de température de 400 à 520℃.	En raison du séjour prolongé à 400~520℃, il favorise la précipitation d'une certaine substance spéciale, ce qui entraîne une fragilité Un refroidissement rapide à 400~520℃ peut empêcher la formation de fissures.
Carbures en réseau	Les carbures précipitent le long des joints de grains dans un réseau, réduisant la plasticité et la ténacité de la pièce forgée. Ce défaut est souvent observé dans les pièces forgées en acier à forte teneur en carbone.	En raison du refroidissement lent après le forgeage, les carbures peuvent précipiter le long des joints de grains, ce qui rend le forgeage susceptible de se fissurer lors de l'oxycoupage, détériorant ainsi les performances de la pièce.
7. Défauts produits par le traitement thermique après forgeage
Dureté excessive	Lors du contrôle de la dureté du forgeage après traitement thermique, la dureté mesurée est supérieure à celle requise par les conditions techniques.	Causé par un refroidissement trop rapide après la normalisation, ou par une composition chimique inadéquate de l'acier.
Dureté trop faible	La dureté du forgeage est inférieure à celle requise par les conditions techniques.	Causée par une température de trempe trop basse, une température de revenu trop élevée ou une décarburation superficielle importante due à des chauffages multiples.
Dureté inégale (points mous)	La dureté varie considérablement d'une partie à l'autre d'une même pièce forgée, certaines zones présentant une dureté plus faible.	Causé par une charge trop importante dans un four, un temps de maintien trop court ou une décarburation locale importante.
Déformation	Au cours du processus de traitement thermique, en particulier lors de la trempe, le forgeage se déforme	Causé par un processus de traitement thermique déraisonnable ou une méthode de refroidissement inappropriée
Fissures de trempe	Les fissures se produisent aux points de concentration des contraintes, tels que les angles vifs de la pièce forgée. Contrairement aux fissures de forgeage, la surface de la paroi intérieure des fissures de trempe ne présente pas de phénomènes d'oxydation et de décarburation.	Causé par des défauts tels que l'absence de traitement de préchauffage, une température de trempe trop élevée, une vitesse de refroidissement trop rapide et des inclusions à l'intérieur de la pièce forgée.
Fracture noire	La fracture apparaît gris foncé ou presque noire. Dans la microstructure, on observe une distribution de graphite en forme de coton sur une perlite sphéroïdale irrégulière, qui apparaît souvent dans les pièces forgées en acier à outils à haute teneur en carbone.	Causé par le processus de graphitisation de l'acier et la précipitation du carbone graphite en raison d'un temps de recuit trop long après le forgeage, ou après des traitements de recuit multiples.
8. Défauts produits lors du nettoyage des pièces forgées
Corrosion excessive	Des piqûres ou des marques apparaissent à la surface de la forge, ou même un état lâche et poreux.	En raison de la détérioration de la solution de décapage, d'un temps de décapage trop long ou de résidus d'acide laissés sur le forgeage
Fissures de corrosion	Apparaissent souvent sur les pièces forgées en acier inoxydable martensitique, caractérisées par de fines fissures en réseau à la surface de la pièce forgée, les fissures s'étendant le long des joints de grains dans la microstructure.	La contrainte résiduelle sur la pièce post-forgée n'ayant pas été éliminée à temps, une corrosion sous contrainte s'est produite pendant le processus de décapage, entraînant la formation de fissures
Fissures locales de surchauffe	Fissures apparaissant lors du nettoyage de la surface à l'aide d'une meule. Ce phénomène est susceptible de se produire sur les pièces forgées en acier inoxydable ferritique.	Causé par une surchauffe locale due au meulage avec une meule. Elle peut être remplacée par un ciseau à air pour nettoyer ses défauts de surface.

3. Écarts admissibles et défauts de surface des pièces forgées sous pression

Les écarts admissibles et les défauts de surface des pièces matricées sont indiqués dans le tableau 3.

Tableau 3 Écarts admissibles et défauts de surface des pièces matricées (unité : mm)

Numéro de série	Schéma	Formes de déviations et de défauts	Qualité du forgeage
			1~2t	3~5t	10t
1		Bavures autour de:Z 1 Bavures dans le trou intérieur:Z 2 Bavures à la fourche:Z 3	Z1=0.5～1.0 Z2 = 1.0 ～ 2.0 Z3 = 1.0 ～ 2.0	Z1 = 0,7 à 1,5 Z2 = 1.5 ～ 2.0 Z3 = 1.5 ～ 2.0	Z1 = 1.0 ～ 2.0 Z2 = 2.0 ～ 3.0
2		Profondeur du défaut de surface ①Surface non usinée (voir les valeurs à droite de ce tableau) ②Surface usinée ne dépassant pas la moitié de la marge réelle Q - Piqûres ou bosses d'écailles Q 1 - Texture courbée Q 2 - Fissure	0.5 ~1.0	0. 75 ~1.5	1.0 ~2.0
3		Flexion : f (mais pas plus de 1/2 de la marge de la tige)	0.8 ~1.0	0.8 ~1.5	1.0 ~2.0
4		Erreur : λ	0.8 ~1. 0	0.8 ~1.5	1.0 ~2.0
5		Différence d'épaisseur de paroi : K-K 1 = 2e (mais pas plus de 1/2 indemnité)	0.8 ~1.0	1.5 ~2.0	2.5 ~3.0
6		Planéité : A (mais pas plus de 1/2 surépaisseur)	0.5 ~1.0	0.8 ~1.5	1.0 ~2.0

II. Contenu de l'inspection de la qualité du forgeage

L'objectif de l'inspection de la qualité du forgeage est de s'assurer que la qualité des pièces forgées est conforme aux normes techniques de ces pièces. Les normes techniques courantes en matière de forgeage sont indiquées dans le tableau 4. L'inspection de la qualité du forgeage comprend : l'inspection de la géométrie et des dimensions du forgeage, l'inspection de la qualité de la surface, l'inspection de la qualité interne, l'inspection des propriétés mécaniques et l'inspection de la composition chimique, etc.

Tableau 4 Normes techniques communes de forgeage

Les éléments et les exigences d'inspection spécifiques aux pièces forgées varient en fonction de la qualité de la pièce. La qualité de la pièce forgée est classée en fonction des conditions de contrainte, des conditions de travail, de l'importance, du type de matériau et du processus métallurgique de la pièce. La classification des qualités de forgeage varie d'un secteur industriel à l'autre, certains départements divisant les pièces forgées en trois niveaux, d'autres en quatre ou cinq niveaux.

Le tableau 5 classe les pièces forgées en trois niveaux et indique les éléments de contrôle pour chaque niveau. Le tableau 6 est la norme pour les méthodes d'essai pour chaque élément d'inspection des pièces forgées. Pour certaines pièces forgées soumises à des exigences particulières, le contrôle doit également être effectué conformément aux spécifications du document de conditions techniques spécifique.

Tableau 5 Classes de forgeage et éléments d'inspection

Tableau 6 Normes relatives aux méthodes d'essai pour divers éléments d'inspection des pièces forgées

III. Méthodes d'inspection de la qualité du forgeage

1. Contrôle de la géométrie et des dimensions des pièces forgées

Le contenu de l'inspection de la géométrie et des dimensions des pièces forgées comprend :

• Dimensions de la longueur de forgeage ;
• Hauteur de forgeage (ou taille transversale) et diamètre ;
• Épaisseur de forgeage ;
• Forgeage des rayons cylindriques et d'angle ;
• Angle de forgeage ;
• Ouverture de la forge ;
• Désalignement de la forge ;
• Déviation du forgeage ;
• perpendicularité du plan de forgeage ;
• Forger le parallélisme.

La forme géométrique et la taille de la pièce forgée peuvent être mesurées à l'aide d'outils de mesure généraux tels que des pieds à coulisse, des micromètres et des pieds à coulisse. Dans la production de masse, des outils de mesure spéciaux ainsi que des jauges de contrôle, des jauges de bouchage et des gabarits peuvent être utilisés pour l'inspection. Pour les pièces forgées ayant des formes complexes et plusieurs zones ou éléments d'inspection, des instruments spéciaux ou des gabarits peuvent être utilisés pour l'inspection.

2. Méthodes d'inspection de la qualité des surfaces de forgeage

Tableau 7 Méthodes d'inspection de la qualité des surfaces de forgeage

3. Méthodes de contrôle de la qualité interne des pièces forgées

Tableau 8 Méthodes de contrôle de la qualité interne des pièces forgées

Les essais non destructifs permettent de détecter les défauts de surface ou internes des pièces forgées sans les endommager. Les essais non destructifs conviennent parfaitement aux pièces forgées importantes soumises à des exigences de qualité strictes. Une comparaison de plusieurs méthodes d'essais non destructifs courantes est présentée dans le tableau 9.

Tableau 9 Comparaison de plusieurs méthodes d'essais non destructifs

4. Méthodes d'inspection des propriétés mécaniques du forgeage

Tableau 10 Méthodes d'inspection des propriétés mécaniques du forgeage

IV. Contrôle de la qualité du forgeage

1. Contenu principal et méthodes de contrôle de la qualité du forgeage

Afin de garantir que la pièce forgée présente la précision dimensionnelle et les performances mécaniques spécifiées dans le plan de forgeage, il est nécessaire de contrôler la qualité de la pièce forgée, c'est-à-dire de contrôler l'ensemble du processus de production, de la matière première au traitement thermique après forgeage, afin de garantir la stabilité de la qualité de la production et l'homogénéité du produit.

Le contrôle de la qualité du forgeage comprend : l'inspection à l'entrée (matières premières), l'inspection intermédiaire (produits semi-finis), l'inspection finale (pièces forgées finies) et le contrôle des moyens de production tels que l'outillage, l'équipement et les instruments de mesure, l'ajustement, l'inspection et les outils de mesure.

Le processus de chauffage avant le forgeage et le processus de traitement thermique après le forgeage sont des processus spéciaux, dont les caractéristiques de qualité ne peuvent être mesurées avec précision ou de manière économique, et qui reposent principalement sur un contrôle strict des paramètres du processus pour garantir la qualité.

Le contrôle de la qualité du forgeage est présenté dans le tableau 11.

Tableau 11 Contrôle de la qualité des pièces forgées

2. Méthodes de correction des défauts des pièces forgées

Tableau 12 Méthodes de correction des défauts dans les pièces forgées