轴类大锻件在压方过程中，表面质量和内部应力状态受多种因素影响，具体可分为以下几类：

1. 表面质量的影响因素

（1）原材料缺陷

• 铸锭中的气孔、夹杂、裂纹等缺陷在锻造时会暴露于表面，导致粗糙或裂纹。

• 坯料表面氧化皮未清理干净，压方时被压入锻件形成凹坑或折叠。

（2）工艺参数

• 温度控制：

• 始锻温度过高易导致氧化、脱碳甚至过烧；终锻温度过低会引发冷作硬化裂纹。

• 温度不均匀会导致局部变形抗力差异，形成表面褶皱。

• 变形速率：

• 过快（如锤锻）易引发表面撕裂；过慢（如液压机）可能因温降导致表面裂纹。

• 压下量分配：

• 单次压下量过大会造成表面拉应力集中，产生横向裂纹；不均匀变形会导致折叠。

（3）模具与工具

• 模具表面光洁度低会划伤锻件；模具磨损或未预热可能导致锻件表面温度骤降，产生热应力裂纹。

• 润滑不良会增加摩擦，加剧表面磨损或材料堆积。

（4）冷却方式

• 冷却速度过快（如水冷）易引发淬火裂纹；不均匀冷却会导致表面残余应力不均。

2. 内部应力状态的影响因素

（1）变形均匀性

• 应变分布：压方时若变形不均匀（如局部鼓形变形），会导致心部与表层应变差异，产生残余应力。

• 死区变形：锻件中心区域若塑性流动不足，可能形成拉应力集中，甚至心部裂纹。

（2）温度梯度

• 表层与心部温差过大（如加热不足或冷却过快）会引发热应力，叠加机械应力后易导致内部微裂纹。

（3）相变应力

• 合金钢在压方后冷却过程中发生相变（如奥氏体→马氏体），体积变化导致组织应力。

（4）工艺路径

• 多火次锻造时，若未充分消除前一火次的残余应力，后续变形会加剧应力累积。

（5）回弹效应

• 压方后弹性恢复可能在心部形成残余拉应力，尤其在低塑性材料中更为显著。

3. 其他综合因素

• 材料特性：高合金钢（如Cr-Ni-Mo钢）导热性差，易产生热应力；塑性差的材料对裂纹敏感。

• 设备刚度：设备刚性不足（如老式锻锤）会导致变形不稳定，加剧应力不均。

• 后续热处理：未及时退火或正火会保留锻造应力，长期使用中可能引发应力腐蚀或变形。

优化措施

1. 工艺控制：

• 采用阶梯加热、均匀保温；合理分配压下量（如“轻-重-轻”变形节奏）。

• 终锻温度控制在再结晶温度以上，避免冷变形。

2. 模具设计：

• 预锻模与终锻模配合使用，减少单次变形量；模具预热至150~300℃。

3. 应力调控：

• 锻后缓冷或及时退火；对高合金钢采用等温锻造。

4. 检测手段：

• 超声波探伤检查内部缺陷；X射线衍射法测量残余应力。

通过系统控制上述因素，可显著提升轴类船用锻件的表面完整性和内部应力均匀性。