简化2015锻造-2锻前加热冷却等-H.

1.1锻造生产用原材料、下料大型锻件：钢锭（镇静钢）；中小型锻件：轧材（圆、方、周期型材）1.1.1钢锭结构锻造用钢基本上是镇静钢，我国锻造用大型钢锭有两种规格，①普通锻件用：锥度-4％、高径比：1.82.3、冒口比例：17％②优质锻件用：1112％锥度、高径比：15左右冒口比例：2024％。1.1.2大型钢锭的内部缺陷大型钢锭的内部缺陷有：偏析、夹杂、气体、缩孔和疏琉松等。并且不可避免。钢锭愈大，缺陷愈严重，往往是造成大型锻件报废的主要原因。1锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理1.1.3下料方法常用的下料方法有剪切，冷折、锯割、车割、砂轮片切割、剁断及特殊精确下料等。锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理剪切下料：特点：效率高，操作简单，断口无金属损托、模具费用低等。缺点：坯料局部被压扁；端面不平整；剪断面有毛刺和裂逢。其剪切过程如图：剪切下料过程可分为三个阶段，a)出现裂缝b)裂纹扩展c)断裂图1-2F-剪切力FT-水平阻力FO-压板阻力图1-3剪切下料过程锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理锯切法特点：生产率较低，锯口损耗较大，但下料长度准确，锯割端面平整，特别用在精锻工艺中，是一种主要的下料方法。各种钢,有色合金和高温合金，均可在常温下锯切。砂轮片切割法特点：设备简单，操作方便，下料长度准确，端面平整。缺点：砂轮片耗量大，易崩碎，噪声大，适用于切割小截面棒料、管料和异形截面材料。锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理折断法如图1-4所示，先在待折断处开一小缺口，在压力F作用下，在缺口处产生应力集中使坯料折断。特点：折断法生产率高，断口金属损牦小．所用工具简单，尤其适用硬度较高的钢，如高碳钢和合金钢，不过这类钢在折断之前应预热于300400℃图1-4折断示意图锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理1.2锻前加热1.2.1加热目的：提高金属塑性，降低变形抗力，获得良好锻后组织。1.2.2加热方法按采用的热源不同，分为火焰加热：燃料燃烧时产生热量，通过对流、辐射把热能传给坯料表面。由表面向中心热传导，使整个坯料加热。特点：燃抖来源方便，炉子修造容易，加热费用较低，对坯料的使用范围广适于自由锻、模锻时各大、中、小型坯料的加热。缺点：劳动条件差，加热速度慢，加热质量差且难于控制，易造成环境污染等电加热：用电能转换为热能来加热坯料。分电阻炉加热、接触电加热和感应电加热等。锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理图1-5锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理1.3金属加热时产生的缺陷及防止措施氧化和脱碳、过热和过烧、内应力(如温度应力，组织应力）图1-6氧化皮形成过程锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理1.4锻造温度范围的确定钢的锻造温度范围：是指开始锻造温度（始造温度）和结束锻造温度(终锻温度）之间的温度区间。现有的--------手册；新材料-------掌握确定方法。确定的基本原则：要求在锻造温度范围内金属的可锻性好，以便减少加热火次，提高生产率。在范围内能锻出优质锻件的前提下，锻造温度范围越宽越好。基本方法是：以合金平衡相图为基础，再结合塑性图、变形抗力图和再结晶图，确定出合适的始锻温度和终锻温度。一般来讲，碳钢的锻造温度范围，根据铁—碳平衡图便可直接确定。对于多数合金结构钢锻造温度范围，可以参照含碳量相同的碳钢来考虑。但对塑性较低的高合金钢．以及不发生相变的钢种(如奥氏体钢．铁素体钢），则必须通过试验，才能订出合理的锻造温度范围。锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理1.4.1始锻温度的确定确定钢的始锻温度，首先必须保证钢无过烧现象。碳钢：始锻温度应比铁碳平衡图的固相线低150℃一250℃。考虑到坯料组织、锻造方式、变形工艺等因素。钢锭（铸态组织比较稳定，产生过烧的倾向性小）的始锻温度比同钢种钢坯和钢材要高2050℃。采用高速锤精锻时，因为高速变形产生很大的热效应，会使坯料温度升高以致引起过烧，所以，其始锻温度应比通常始锻温度约低约100℃，大型锻件锻造，最后一火的始锻温度，应根据该火的变形量（锻压比）来确定，以避免终锻温度高造成的晶粒粗大，这点对于用热处理方法不能改善晶粒粗大的钢种尤为重要。锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理1.4.2终锻温度如果终锻温度过高，锻件晶粒粗大，甚至产生魏氏组织；如果终锻温度过低，导致锻造后期加工硬化严重，有可能引起断裂。通常钢的终锻温度稍高于再结晶温度。碳钢的终锻温度约在铁碳平衡图A1线以上25—75℃。中碳钢终锻温度处于奥氏单相区，组织均匀，塑性良好，完全满足终锻要求。低碳钢(0.3%)的终锻温度处于奥氏体和铁素体双相内，伹因两相塑性均较好，不会给锻造带来困难。高碳钢的终锻是处于奥氏体和渗碳体双相区，可借助塑性变形作用将析出的渗碳体破碎呈弥散状，以免高于Acm线终锻而使锻后沿晶界析出网状渗碳体。图1-9碳钢锻造温度范围锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理钢的终锻温度与钢的组织、锻造工序和后续工序也有关。对于无相变的钢种，只有依靠锻造均匀变形来控制晶粒度。为了使锻件获得细小晶粒，这类钢的终锻温度一般偏低。当锻后立即进行锻件余热热处理时，终锻温度应满足余热热处理的要求，若为低碳钢，终锻温度稍高于A3线。一般精整工序的终锻温度，允许比规定值低5080℃。一般碳素钢的锻造温度范围比较宽，达到400580℃；而合金钢，尤其是高合金钢则很窄，只有200300℃。锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理1.5加热规范坯料加热升温太快，坯料断面会产生很大温差，可能造成坯料破裂；升温速度过于缓慢，会降低生产率，增加燃料消耗。加热规范：指坯料从装炉开始到加热完了整个过程钢的加热温度同加热时间之间的关系。对炉料和料温随时间变化的规定，通常以加热曲线来表示。其主要内容有：坯料装炉温度、升温加热速度、最终加热温度、各段加热（保温）时间和总的加热时间。核心问题：确定加热过程中不同时期的加热温度，加热速度和加热时间。加热规范类型有：一段、二段、三段、四段及五段。锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理图1-11加热曲线类型锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理加热规范原则：高效、优质．低消耗。采用五段加热曲线如图，它适用于高合金钢冷锭及大型碳素结构钢冷锭的加热。讨论如下，装炉温度对热扩散性差及断面尺寸大的钢料，则应限制装炉温度。尤其对大钢锭及高合金钢，除限制装炉温度外，还应保温。原因：开始预热阶段，温度低、塑性差，且在200400C范围内存在蓝脆区。但在450℃以后，塑性指标显著提高，而强度指标逐渐降低。高速钢：450600C高锰钢：400—450C。锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理装炉温度可根据温度应力和钢料断面最大允许温差t℃来确定。t=k4.1锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理加热速度两种表示方法：一、单位时间内金属表面温度升高多少℃／h；二、单位时间内金属截面热透的数值m/min。最大可能的加热速度：炉子按最大功率升温时所能达到的加热速度，与结构形式、燃科种类及燃烧情况、坯料的形状和尺寸及其在炉中的放置方法等有关。坯料允许的加热速度：坯料在保持完整性条件下所允许的加热速度，它主要取决于加热过程中产生的温度应力，钢的导温性、机械性能及断面尺寸等。锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理热扩散率高、断面尺寸小钢料：200mm不用考虑允许的加热速度。热扩散率低、断面尺寸大的钢料：炉温低于700850℃时，允许的加热速度较小；炉温高于700850℃时，按最大可能的加热速度加热。碳钢允许的加热速度比高合金钢大。影响加热速度主要因素是炉温----炉温和金属表面温度差炉温愈高，温差愈大，金属得到热量愈多，加热速度愈快。提高加热速度措施:提高炉温，采用快速加热;合理布置炉内金属，使其尽可能达到多面加热;合理设计炉膛尺寸，特别是炉膛高度，造成炉内强烈循环，增加辐射换热。锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理对碳素结构钢和低合金钢，允许误差50100℃，高合金钢允许温差小于50℃.对于钢锭，加热时，温度头取3050℃；对于轧材取4080℃；快速加热时，温度头高达100200℃.均热保温包括:装炉温度下的保温；700800℃的保温；加热到锻造温度下的保温。装炉温度保温：防止因温度应力而引起破坏，在200400℃很可能因蓝脆而发生破坏。700800℃的保温：减少前段加热后钢料断面上的温差，从而减小钢料断面内的温度应力和使锻造温度下的保温时间不至过长。终锻温度下保温：减少断面上温差使温度均匀；借助扩散作用，使组织均匀并减少变形不均匀。高速钢:在锻造温度下保温，使碳化物溶于固溶体中。高铬钢(Gcrl5）:在终锻温度下保温时间不能长，以免过热过烧。锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理最小保温时间：能够使钢料温差达到规定的均匀程度所需最短的保温时间，与温度头和坯科尺寸有关。最大保温时间：如生产中设备出现故障或其它原因钢料不能及时出炉，这样钢料在高温阶段停留时间过长，容易产生过热，因此规定了最大保温时间。当保温时间超过最大保温时间时，应把炉温降到700800℃待料。总加热时间加热时间是指坯料在炉中均匀加热到规定温度所用的时间。它是加热各个阶段保温时间和升温时间总和。确定：传热理论计算和经验公式或试验数据、图表等计算。锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理1.6金属的锻后冷却锻后冷却是指从终锻温度冷却到室温的过程。小锻件:直接放在地上空冷合金钢锻件或大锻件:应确定合适的冷却规范，否则容易产生各种缺陷。1.6.1锻后冷却常见缺陷产生的原因和防止措施裂纹：内应力引起。冷却后温度低塑性差，因此冷却内应力比加热时的内应力的危险性更大。温度应力，组织应力和残余应力。温度应力：锻件冷却过程中内外温度不同造成收缩不均而产生的。冷却初期，表拉心压；后期---软钢，改变方向，内裂；硬钢，不改变方向，外裂。锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理组织应力锻件冷却过程由于锻件表面和心部相变不同时进行产生组织应力，是三向应力状态，表面纵裂的原因之一。残余应力锻造过程中，由于变形不均或加工硬化所引起的内应力，如未能及时得到再结晶软化将其消除，便会在冷却终了时保留下来构成残余应力。锻件在冷却过程中总的内应力为上述三种应力的叠加。当总的内应力超过材料某处的强度极限便会在锻件相应的部位产生裂纹。如果迭加后的内应力没有造成破坏，冷却终了便会留下来，构成锻件内的残余应力。锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理白点：白点也是锻件在冷却过程中产生的一种内部缺陷，它的存在对钢的性能极为不利，它使钢的力学性能降低，热处理时易使零件产生淬火开裂，使用时易造成零件断裂。（一束极细的脆性裂纹）网状碳化物：过共析钢和轴承钢终锻温度高并在锻后缓冷，将由奥氏体中大量析出二次碳化物，使材料的冲击韧性降低，热处理淬火时常引起龟裂。上述各种缺陷均与冷却速度有关，因此防止的措施之一是确定合适的冷却速度。1.6.2锻件的冷却方法冷却方法：即在空气中冷却，速度较快；在坑内冷却，速度较慢；在炉内冷却，速度最慢。在空气中冷却----放在地面上。在坑(箱)内冷却：入炉温度不应低于500℃，周围积砂厚度不能少于80mm。锻件在坑内的冷却速度通过不同绝热材料及保温介质进行调节锻造生产用原材料、下料，锻前加热，锻后冷却及热处理炉内冷却锻后直接装入炉中按一定的冷却规范缓慢冷却。炉温控制准确，适于高合金钢、特殊钢锻件及各种大型锻件的锻后冷却。一般锻件入炉温度不得低于600650℃装炉．1.6.3锻件的冷却规范，关键是选择合适的冷却速度—般来讲，化学成分越单纯，锻