先進金属鍛造技術：プロセスと応用

金属鍛造は、金属を大きな圧力で押し、叩き、または絞り込み、高強度部品である金属鍛造品に成形する変形プロセスです。鍛造プロセスは、金属を溶かして注湯する鋳造（ファウンドリ）プロセスとは全く異なります。

鍛造は、ダイスと工具を通じて圧縮力を加えることで、金属ワークピースの特定形状を固体状態で得る金属加工プロセスと定義されます。鍛造プロセス中、金属の制御された変形が起こります。鍛造プロセスは、ハンマーで叩くかプレスで押すことで達成されます。現代では、産業鍛造は圧縮空気、電気、油圧、蒸気で駆動されるプレスまたはハンマーで行われます。

すべての金属と合金は鍛造可能ですが、異なる金属・合金の鍛造性評価は高から低・不良まで様々です。関与因子は組成、結晶構造、機械的特性で、これらすべてを温度範囲内で考慮します。温度範囲が広いほど鍛造性評価は高くなります。ほとんどの鍛造は加熱ワークピースで行われます。冷間鍛造も室温で実施可能です。

鍛造プロセスは、約数千年前に起源を持つ最古の金属加工プロセスの一つです。プロセスは紀元前8000年頃に遡り、単純な鍛冶の手作業から進化しました。伝統的に、鍛造は鍛冶屋がハンマーと金床を使って実施。ハンマーと金床の使用は鍛造の粗雑な形態です。鍛冶場（スミス）は数世紀にわたり進化。今も昔も、一連の圧縮ハンマー打撃が部品の成形・鍛造を実行します。現代鍛造は、機械駆動インパクトハンマーやプレスを使用し、制御された圧力でワークピースを変形させます。

鍛造の優位性

鍛造プロセスは鋳造より優れており、形成される部品はより緻密なミクロ組織、より明確な結晶粒パターン、より少ない気孔を持ち、鋳造品よりはるかに強靭です。

鍛造は結晶粒構造を微細化し、金属の機械的特性を改善します。適切な設計により、実際の使用で遭遇する主応力方向にグレインフロー（結晶粒流）を配向させることができます。グレインフローは、塑性変形中に結晶が取るパターンの方向です。機械的特性（強度、延性、靭性など）は、結晶がランダムに配向しているベースメタルより、鍛造品で遥かに優れています。鍛造の方向性グレインフローは、高い部品強度と優れた疲労耐性、機械的特性、冶金的健全性を保証。鍛造は内部ボイドと気孔を排除し、比類なき構造的完全性を生み出します。

鍛造プロセスは、材料の最小廃棄で優れた機械的特性を持つ部品を生産します。鍛造プロセスの出発材料は比較的単純な形状。この材料が1回または複数回のオペレーションで塑性変形され、比較的複雑な形状の製品になります。鍛造には通常比較的高価な工具が必要。したがって、大量の部品を生産する場合、および/または完成品に要求される機械的特性が鍛造プロセスでのみ得られる場合に、経済的に魅力的です。

鍛造プロセスの分類

鍛造プロセスは以下の様々な方法で分類できます。

ワークピース温度による分類

鍛造されるワークピースの温度に基づき、鍛造プロセスは（1）熱間鍛造、（2）温間鍛造、（3）冷間鍛造に分類されます。

熱間鍛造

熱間鍛造は最も広く使用される鍛造プロセスです。熱間鍛造では、金属の再結晶温度以上、すなわち金属に新しい結晶粒が形成される温度で鍛造が実施されます。この極端な熱は、変形中の金属の加工硬化を防ぐために必要です。

実際の産業製造条件では、摩擦がプロセスで役割を果たします。ダイ-ワーク界面での摩擦力は表面付近の材料広がりを妨げ、中心部の材料はより容易に膨張できます。結果として部品にバレル形状（中央膨らみ）が生じます。この効果は金属鍛造用語で「バレリング」と呼ばれます。バレリングは一般に望ましくなく、効果的な潤滑で制御可能。熱間鍛造製造時のもう一つの考慮事項で、通常バレリング効果を増大させるのは、熱い金属とより冷たいダイ間の熱伝達。ダイ表面付近の金属は部品中心部の金属より速く冷却されます。より冷たい材料は変形抵抗が大きく、中心部のより熱い材料ほど膨張しないため、これもバレリング効果を生じさせます。

熱間鍛造の利点：（1）高歪み速度で金属の流動が容易、（2）再結晶化と回復が可能、（3）必要な力が少ない。欠点：（1）高温潤滑が困難、（2）ワークピースに酸化とスケール発生、（3）表面仕上げが悪い、（4）精度公差が劣る、（5）冷却過程での材料歪み可能性。

温間鍛造

温間鍛造では、鍛造中の温度範囲は室温以上から再結晶温度未満。温間鍛造では、ワークピースを金属の再結晶温度未満（鋼の場合最大700-800℃）まで加熱し、流動応力と鍛造圧力を低減させます。

ラジアルフローを持つ部品（センターフランジ付き円形形状、矩形部品、3重・6重対称の非軸対称部品）が温間押出で生産されています。冷間鍛造より温間鍛造プラクティスが選択される場合があり、特に高炭素鋼グレードや工程内焼鈍を排除できる場合です。

冷間鍛造と比較した温間鍛造の潜在的利点：（1）工具荷重低減、（2）プレス荷重低減、（3）金属延性向上、（4）鍛造前焼鈍の必要性排除、（5）熱処理を排除できる好ましい鍛造時特性。温間鍛造の利点：（1）高生産率、（2）鍛造部品の良好な寸法公差と表面仕上げ、（3）材料と機械加工の大幅な節約、（4）強度向上のための好ましいグレインフロー、（5）鍛造部品のより高い靭性。

冷間鍛造

ほとんどの鍛造は熱間加工として、最大1250℃までの温度で実施されます。冷間鍛造には、曲げ、冷間引抜き、冷間ヘッディング、パンチング、押出し、ねじ転造など多くのプロセスが含まれ、多様な部品形状を生み出します。これらには様々な軸類部品、カップ形状、ステム・シャフト付き中空部品、あらゆるアップセット（ヘッディング）と曲げ形状、およびそれらの組み合わせが含まれます。鋼棒、ワイヤー、バーの冷間鍛造では、3面曲げとヘッディング設計特徴を持つ軸類部品も珍しくありません。典型的部品は5kg以下の範囲で最もコスト効率が良い。3kgまでの対称部品は自動化処理に容易に適合。材料選択肢は低合金・炭素鋼から300・400系ステンレス鋼、選択されたアルミニウム合金、黄銅、青銅まで多岐にわたります。

プロセスでは、化学潤滑されたバースラグが極めて高い圧力でクローズドダイに押し込まれます。非加熱金属が所望形状に流動。前方押出しでは、鋼はラム力方向に流動。バー直径を減らし長さを増やす場合に使用。後方押出しでは、金属がラム力と逆方向に流動し、中空部品を生成。アップセッティングでは、金属がラム力に直角方向に流動し、直径を増やし長さを減らします。

冷間鍛造プロセスでは、金属の室温付近で鍛造を実施。炭素鋼と標準合金鋼が最も一般的に冷間鍛造されます。金属がすでに軟らかい場合（アルミニウムなど）は冷間鍛造が一般的に好まれます。このプロセスは通常熱間鍛造より安価で、最終製品はほとんど仕上げ不要。冷間鍛造は汚染問題にも比較的強く、最終部品は全体的により良い表面仕上げを特徴とします。冷間鍛造の利点：（1）非常に高い生産率と優れたダイ寿命、（2）機械的特性改善、（3）ダイ表面とワークピース間の摩擦が少ない、（4）潤滑が容易、（5）ワークに酸化やスケールなし。欠点：（1）残留応力発生の可能性、（2）より重く強力な鍛造設備が必要、（3）より強靭な工具が必要、（4）工具設計と製造がクリティカル。

内蔵フランジやボスなど一体設計特徴のために選ばれることが多く、冷間鍛造品は自動車ステアリング・サスペンション部品、ABS、ハードウェア、防衛部品、高強度・厳密公差・量産が経済的選択となるその他用途で頻繁に使用されます。

鍛造設備による分類

鍛造部品はハンマーまたはプレスで成形。ハンマー鍛造は、連続するダイ印象で反復打撃により実施。鍛造品質とハンマープロセスの経済性・生産性は、工具とオペレーターの技術に依存。プレス鍛造では、ワークピースは一般に各ダイ印象で1回のみ打撃され、各印象の設計がより重要になり、オペレーター技術はそれほどクリティカルではありません。

ハンマー鍛造

最も一般的な鍛造設備はハンマーと金床。ハンマーは、鍛造プロセスを遂行するための荷重とエネルギーを生成する、最も安価で最も汎用性の高い設備タイプ。この技術は、輪郭ダイ間の複数回インパクト打撃で特徴付けられます。ハンマーは主に熱間鍛造に使用されます。

プレス鍛造

プレス鍛造では、ハンマー鍛造のように一連の打撃ではなく、単一の連続的な押しつぶし作用によって金属を成形します。

ダイ配置による分類

ダイの配置に基づき、鍛造プロセスは（1）自由鍛造、（2）型鍛造に分類されます（図1）。

自由鍛造

自由鍛造は、ダイに予め切削されたプロファイルのない平坦ダイを使用する鍛造プロセスタイプです。ダイは単純形状で、印加荷重の横方向に材料が自由に変形できるように使用されます。ワークピースの移動がこの方法の鍵。100トン超、約25m長の大型ワークピースもこの方法でハンマーまたはプレスで成形可能。自由鍛造は単純形状のみ適しており、プロセスの寸法精度は劣ります。オペレーターの高い技術が必要。自由鍛造ダイは単純で安価。他の鍛造プロセスと比較してプロセスが最もシンプル。

自由鍛造は、鍛造中に金属が印象ダイで横方向に拘束されないため「フリーダイ」と呼ばれます。このプロセスは出発材料を所望形状に漸進的に加工し、最も一般的に平坦面ダイ間で実施。実践では、自由鍛造は多くのプロセスバリエーションを含み、極めて広範な形状とサイズの生産を可能にします。実際、設計基準が巨大金属部品の最適構造的完全性を要求する場合、自由鍛造の巨大サイズ能力により、非鍛造代替案より明確なプロセス選択肢となります。サイズ範囲のハイエンドでは、自由鍛造は出発材料、すなわち鋳造可能な最大インゴットサイズによってのみ制限されます。

実質的にすべての鍛造可能な鉄系・非鉄系材料を自由鍛造可能で、析出硬化型超合金や耐食耐火合金などのエキゾチック材料も含まれます。

自由鍛造の形状能力は確かに幅広いです。丸、角、矩形、六角バーなど基本形状に加え、以下の生産が可能です。

• 段付きソリッドシャフト（スピンドルやローター）：縦軸に沿って複数位置で直径が増減（段下がり）。
• 中空部品：円筒形で一般に長さが部品直径よりはるかに長い。長さ、肉厚、内径（ID）、外径（OD）を必要に応じて変更可能。
• リング類似部品：高さ/肉厚比によりワッシャー類似から中空円筒形状に近いものまで。
• 圧力容器のような輪郭形成金属シェル：押出しノズル等の設計特徴を組み込み可能。

ダイのシーケンスでの連続鍛造オペレーションと同様に、複数の自由鍛造オペレーションを組み合わせて所要形状を生産可能。同時に、これらの鍛造方法は、適切な総変形量と最適グレインフロー構造を達成するよう調整可能で、特定用途の特性向上と究極の性能を最大化。例えば、一体ギアブランクとハブの鍛造には、複数回の引抜きまたはソリッド鍛造オペレーション、その後アップセッティングが必要な場合があります。同様に、リング用ブランクはインゴットをアップセットし、次にセンターをピアシングしてからリング鍛造することで準備可能。

型鍛造

型鍛造はインプレッションダイ鍛造とも呼ばれます。鍛造プロセスは、所望部品の予め切削されたプロファイルを含む2つのダイ（工具と呼ばれる）の間で金属を叩くまたは押すことで構成されます。型鍛造では、材料が上下ダイ半分で形成されるキャビティ内で完全に拘束されます。数グラムから25トン超の部品をこのプロセスで製造可能。より小さな部品の一部は冷間鍛造も可能。鋼、アルミニウム、チタン、その他合金の型鍛造で、ほぼ無限の3D形状を生産可能。これらの鍛造品は油圧プレス、機械プレス、ハンマーで日常的に生産されます。

名前が示す通り、部品形状のインプレッションを含む2つ以上のダイが、鍛造材料が塑性変形を受ける際に合わせられます。金属流動がダイ輪郭で制限されるため、このプロセスは自由鍛造プロセスより複雑な形状とより厳しい公差を実現可能。型鍛造ではより正確な形状の部品を形成可能。プロセスにはより高い界面圧力、材料体積の非常に正確な制御、適切なダイ設計が必要。

型鍛造はインプレッションダイ鍛造の一形態で、ダイ充填完了にフラッシュ形成を依存しません。材料は余分な材料の逃げをほとんどまたは全く許さないキャビティで変形されるため、ダイ設計により高い要求が課されます。

フィニッシャーダイでの鍛造前の様々なプレフォーミングオペレーション（時には曲げ）による、対称・非対称両形状の成形における追加的柔軟性。部品形状は、鍛造しやすい単純球形、ブロック状矩形ソリッド、ディスク状配置から、薄いウェブと比較的高い垂直突起（リブ、ボス等）を組み込んだ最も複雑なコンポーネントまで多岐にわたります。多くの部品は通常対称的ですが、他はあらゆる設計要素（フランジ、突起、穴、キャビティ、ポケット等）を組み込み、鍛造を非常に非対称にします。さらに、部品は1つまたは複数の平面で曲げ・湾曲可能で、基本的に縦方向、等方向、平坦のいずれでも可能です。

型鍛造では、ワークピースをブロッキングダイで最終形状近くまで荒鍛造。次にフィニッシングダイで最終形状と寸法に鍛造。ブロッキングダイとフィニッシングダイの両方が同一ダイブロックに機械加工される。ジョブの複雑さに応じてより多くのダイが必要。2つのダイ半分が閉じ、ワークが高圧下で変形。型鍛造は高寸法精度・公差厳密管理を提供し、複雑形状に適する。ダイは複雑で高価、大量生産が必要で高コストを正当化。

ダイ設計は、ワークピース材料の強度と延性、材料の変形速度と温度感受性、摩擦特性、ワークピース形状と複雑さ、高鍛造荷重下でのダイ歪みの知識に依存。ダイ材料には高温強度と靭性、焼入れ性と均一焼入れ能力、機械的・熱的衝撃耐性、ワークピース上のスケールによる摩耗に耐える耐摩耗性が必要。適切なダイ材料選定は、ダイサイズ、ワークピース組成と特性、形状複雑さ、工程ステップ数、鍛造温度、鍛造オペレーションタイプ、ダイ材料コスト、必要鍛造数、ワークピースからダイへの熱伝達等に依存。一般的ダイ材料は工具鋼とダイス鋼。

ほとんどの工学用金属・合金は従来の型鍛造プロセスで鍛造可能。これらには炭素・合金鋼、工具鋼、ステンレス鋼、アルミニウム・銅合金、特定チタン合金が含まれます。歪み速度・温度感受性材料（マグネシウム、高合金ニッケルベース超合金、耐火合金、一部チタン合金）は、より洗練された鍛造プロセスと/またはインプレッションダイ鍛造用特殊設備を必要とする場合があります。

その他の鍛造プロセス

シームレスロールリング鍛造

シームレスロールリング鍛造は、厚い円形金属片に穴を開け（ドーナツ形状を作り）、そのドーナツを薄いリングにロール・圧縮（または場合によっては叩く）することで典型的に実施。リング直径は数センチメートルから約10メートルまで。

シームレスリングローリングプロセスで鍛造されたリングは、1kg未満から最大150トンまでの重量。性能面では、エネルギー発電、鉱山、航空宇宙、オフハイウェイ機器、その他重要用途で使用される鍛造円形断面リングに匹敵するものはありません。

シームレスリング形状はフラット（ワッシャー類似）またはより高い垂直壁（中空円筒セクション周り）を特徴とできます。ロールリング高さは数センチメートルから3メートル超。使用設備により、リングの肉厚/高さ比は典型的に1:16から16:1の範囲ですが、特殊加工でより大きな比率も達成されています。実際、直径1200mmまでのシームレスチューブが6メートル超の長さで鍛造プレスで押出し可能です。

基本形状は矩形断面が標準ですが、内径・外径のいずれかまたは両方に輪郭を持つ複雑な機能的断面のリングも、ほぼあらゆる設計要求に対応して鍛造可能。適切に名付けられたこれらの輪郭付きロールリングは、内径・外径のいずれかまたは両方に輪郭を持つ数千種類の異なる形状で生産可能。輪郭付きリングの主な利点は、機械加工オペレーションの大幅削減。当然ながら、カスタム輪郭リングはコスト削減部品統合をもたらす可能性があります。フラットフェイスシームレスロールリングと比較して、輪郭付きロールリングの最大寸法（面高さとOD）は幾分低いですが、依然としてサイズ面では非常に印象的です。

高い接線強度と延性により、鍛造リングはトルク耐性と耐圧部品に適しています。ギア、航空機エンジンベアリング、ホイールベアリング、カップリング、ロータースペーサー、シールドディスク・ケース、フランジ、圧力容器、バルブボディなど。材料には炭素・合金鋼だけでなく、アルミニウム・銅・チタンなどの非鉄合金、ニッケルベース合金も含まれます。

鍛造オペレーション

様々な鍛造オペレーションは、引抜き、スウェージング、アップセッティング、フラーリング、鍛接、平坦化・セッティングダウン、エッジング、曲げ、切断、パンチングです。

• 引抜き：ワークピースを伸長し、断面積を減らすオペレーション。力が縦軸に垂直方向に作用するとき発生。
• スウェージング：冷間鍛造プロセスで実施。ワークピース寸法変更に使用され、ダイによって材料に加えられる力で実施。
• アップセッティング：ワークピース断面積を増やすために実施。所望結果を得るため、アップセッティングオペレーションは縦軸に平行方向で実施。通常ナット・ボルト製造で実施。
• フラーリング：典型的な自由鍛造プロセス。ワーク材料を後続の金属鍛造オペレーションに向けて分配するための準備段階として主に使用。製造プロセスが完了に複数の鍛造オペレーションを必要とする場合によく発生。フラーリングでは凸面ダイを使用してワークピースを変形。結果として材料が一方の領域から両側へ流出。
• 鍛接：2つの金属片を接合して長さを増やすオペレーション。ワークピースが鍛造温度に達したとき、ハンマー打撃または圧力を加えて実施。
• 平坦化・セッティングダウン：フラーリングはワークピースに波状表面を残す。ハンマーで形状鍛造後もハンマー跡が職品上部表面に残る。ハンマー跡と波状跡を除去し、職品に滑らかな表面を得るため、フラッターまたはハンマーセットを使用。このプロセスを平坦化またはセッティングダウンと呼ぶ。
• エッジング：プロセス中、ワークピース材料を2つのダイ間に配置し、材料エッジを打撃して所望形状を得る。エッジングはしばしばプライマリドロップ鍛造オペレーション。
• 曲げ：非常に一般的な鍛造オペレーション。金属棒と板に曲げを与えるオペレーション。鍛造部品が曲げ形状を持つ場合に必要。
• 切断：ハンマーとタガネで、棒と板を2片に切断可能。この鍛造オペレーションは棒が熱間状態のとき実施。
• パンチング：中空シリンダーの助けを借りて穴を開ける鍛造オペレーション。円筒ダイ穴に圧力を加えると、それが下方に移動して板に穴を開ける。

鍛造設備

鍛造技術の継続的発展には、設備能力と特性の健全かつ基礎的な理解が必要。鍛造で使用される設備は、変形速度と温度条件に影響し、生産速度を決定するため、鍛造プロセスに影響を与えます。与えられた鍛造プロセスの要件は、与えられた鍛造機械の荷重、エネルギー、時間、精度特性と互換性がなければなりません。

最も一般的な鍛造設備はハンマーと金床。鍛造設備の選択は、部品サイズと複雑さ、材料、生産される部品品質など多数の因子に依存。ハンマーは、より迅速な工具セットアップと低いオーバーヘッドのため、小〜中ロットでしばしば好まれます。この鍛造設備は2つの基本タイプ、すなわち（1）仕事制限機、（2）ストローク制限機に分類できます。

仕事制限機

仕事制限機では、機械の各ストロークまたは打撃で達成可能な変形量が、利用可能なエネルギーまたは最大力によって制限されます。エネルギーまたは力容量が部品変形に必要な量より少ない場合、複数ストロークまたは打撃が必要。このカテゴリに属する機械：ハンマー、摩擦スクリュープレス、油圧プレス。

ハンマー

ハンマーは最も一般的な機械タイプ。より迅速な工具セットアップと低オーバーヘッドのため、小〜中ロットでしばしば好まれます。また、ダイ面積がプレフォームダイの多数必要な形状に提供できるため、長尺・分岐型鍛造品にも使用。使用される様々なハンマータイプは以下の通り。

• 重力落下ハンマー：利用可能な最古の鍛造設備タイプ。動作原理は、可動ダイブロックが揚重機構で持ち上げられ、その後解放され、アンビルに固定された固定ダイ上に落下。実施可能な変形量は、可動ダイブロックの最大高さでの位置エネルギーで決定。この位置エネルギーはダイブロック落下時に運動エネルギーに変換され、ワークピース変形で消散。様々な揚重機構：板摩擦、バンドブレーキ、ベルト、蒸気・圧縮空気・油圧流体を用いる揚重シリンダー。吹きエネルギー0.6kNm〜400kNmの範囲で利用可能。
• 複動またはパワーハンマー：揚重シリンダーで可動タップを持ち上げる点で重力ハンマーと類似だが、下向き移動タップにも動力を加えてエネルギー容量を増大。同等タップ重量でエネルギー定格は重力ハンマーより大幅に高く、ダイ閉鎖速度もより高い。動力源：複動蒸気、圧縮空気、油圧シリンダー。複動ハンマーは3kNm〜830kNmのエネルギー定格範囲で製造。
• 垂直カウンターブローハンマー：ほぼ等質量の2つのタップが複動シリンダーで互いに向かって駆動され、機械中央で衝撃。単動ハンマーと比較して、より多くのエネルギーがワークピースで消散し、基礎と地盤への伝達が少ない。非常に高いエネルギー容量が利用可能で、30kNm〜2000kNmの範囲。
• 水平カウンターブローハンマー：インパクターとも呼ばれ、2つのラムが複動シリンダーで作動。加熱ストックが自動移送機構でダイ間に垂直位置決め。典型的エネルギー定格4kNm〜55kNm。

スクリュープレス

スクリュープレスでは、上部ラムとダイが大きな垂直スクリューに接続され、フライホイールで回転可能で、ラムが機械ベッドの固定ダイに対して上下移動。ラムは各ストロークで限定されたエネルギーを持つため、ハンマーと同様に複数打撃が通常採用。スクリュープレスは63トン〜6300トンの定格で利用可能。

油圧プレス

油圧プレスは最大50,000トン以上の容量まで幅広いサイズで利用可能。可動ダイは大型油圧シリンダーで作動するラムに取り付け。油圧プレスでは様々なストローク、力、閉鎖速度を取得可能。場合によっては補助水平移動ラムを装備し、一部部品にサイドデプレッション鍛造を可能にするが、大規模には実施されない。

ストローク制限機

ストローク制限機では、実施可能な変形量が機械のストロークで固定されます。オペレーション遂行に十分な力またはエネルギーが利用できない場合、機械はストールし、より大型機械を使用する必要があります。機械プレスがこのカテゴリに属します。クランクまたはエキセンがラム移動量を決定。

機械プレス

機械プレスは、幅広い様々な機械タイプを包含する工作機械クラスに属します。主に、機械プレスはモーターの回転力を圧延作用を実行する並進力ベクトルに変換。したがって機械プレスのエネルギーはモーターから供給。これらのタイプのプレスは一般に油圧プレスやスクリュープレスより高速（実際スクリュープレスも機械プレスに分類可能）。一部プレスとは異なり、機械プレスでは力の適用がストローク距離全体で速度と大きさの両方で変化。機械プレスで製造オペレーション実施時、ストロークの正しい範囲が不可欠。機械プレスでは、クランク、ニージェント、スコッチヨーク、移動ウェッジ機構を用いて、上部可動ダイと下部固定ダイ間で垂直押しつぶし運動を適用。

鍛造欠陥

鍛造プロセス中にいくつかの欠陥が発生する可能性があります。熱間鍛造プロセスでは、一般的欠陥は熱間脆性、せん断バンド、結晶粒界空洞。冷間鍛造プロセスでは、一般的欠陥は表面クラック、せん断バンド、センターバースト。鍛造オペレーション中の一般的欠陥：（1）ダイ充填不完全、（2）ダイミスアライメント、（3）鍛造ラップ、（4）鍛造貫通不完全、（5）ミクロ組織差異による顕著な特性変動、（6）熱間脆性：鋼中の高硫黄濃度とニッケルによる、（7）ピッテッド表面：高温で発生する酸化スケールがダイに付着、（8）バックリング：アップセッティング鍛造で高圧縮応力による、（9）表面クラック：表面と中心の温度差、または表面の過度加工（低温しすぎ）、（10）残留応力によるマイクロクラッキング。また、（1）コールドシャット、（2）ダイシフト、（3）不適切グレインフロー、（4）フレーク、（5）スケールピット、（6）フラッシュ部クラックなどの欠陥も発生し得ます。

コールドシャットは不完全溶接による。ワークピース材料の2表面が接触。主原因は過度チリング、シャープコーナー、高摩擦。コールドシャット回避にはダイのフィレット半径を増やす。

ダイシフトはダイ半分のミスアライメントによる。形状改善のためダイは2半分で製造。ダイシフト回避には、ダイ半分を適切に整列させ、ダイ上下側にハーフノッチを設ける。整列時にノッチが両側で一致すれば適切形状達成可能。

未充填欠陥では、移動金属がダイ室を完全に充填しない。鍛造ダイの不適切設計、不良加熱、原材料量不足が原因。

スケールピットは鍛造外表面の不規則な洗浄による。スケールと酸化物が仕上げ表面に食い込む。

不適切グレインフロー欠陥は、流動材料が下方に流れないような不適切ダイ設計による。回避には適切ダイ設計が重要。

フレークは配列で基本的に見られる内部不整合。主原因は不適切冷却。フレーク欠陥回避には適切冷却手順を遵守。

残留応力は不適切冷却と鍛造の非均一変形による。一定期間、炉内徐冷または灰中徐冷で鍛造することで回避。

表面クラックは低温と過度加工による。鍛造プロセスに適切温度使用で回避。

不完全鍛造は主に表面での鍛造により、鍛造内部が破壊されないことによる。軽いハンマーブロワー使用が好ましい。

フラッシュ部クラックはフラッシュ厚み不完全による。したがってフラッシュ厚みを増やすことで回避。