锻造工艺学3.ppt

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1、材料科学与工程学院第三章锻造的热规范一、加热目的提高金属塑性，降低变形抗力，即增加金属的可锻性。使之易于流动成形并获得良好的锻后组织和力学性能。§3-1锻前加热的目的及方法可锻性衡量指标：金属的塑性和变形抗力影响可锻性的因素：1．金属的本质化学成分纯金属的可锻性比合金好。而钢的可锻性随碳和合金元素的质量分数的增加而变差。组织结构固溶体（如奥氏体）的可锻性好，而化合物（如渗碳体）差。金属在单相状态下的可锻性比在多相状态下的好。细晶粒金属的塑性较粗晶粒的好，可锻性较好。（但变形抗力较大）2．压力加工条件1）

2、变形温度随着温度的升高，钢的强度下降，塑性上升，即钢的可锻性变好。因此，压力加工都力争在高温下进行，即采用热变形。即确定锻造温度范围。2）变形速度1、随变形速度的增大，加工硬化严重，可锻性变坏。2、另一方面，在变形过程中，产生热效应现象。热效应现象使金属的塑性提高，变形抗力减小，可锻性变好。但是，除了高速锤以外，在普通锻压设备上都不可能超过临界变形速度。所以，一般塑性较差的金属，应以较小的变形速度，在压力机上进行锻造。3）应力状态三个方向中压应力的数目越多，则金属的塑性越好。拉应力的数目越多，则金属的塑

3、性越差。压应力使各种缺陷受到抑制，不易扩展，故可提高金属的塑性。在拉应力作用下，极易扩展，甚至破坏，使金属失去塑性。同号应力状态下的变形抗力大于异号应力状态下的变形抗力。综上所述，金属的可锻性既取决于金属的本质，又取决于加工条件。在压力加工过程中，要力求创造最有利的加工条件，提高塑性，降低变形抗力。锻前加热是整个锻造过程中的一个重要环节，对提高锻造生产率、保证锻件质量以降低能源消耗等都有直接的影响。恰当地选择加热温度，就可使坯料在塑性较好的状态下进行成形。二、加热方法按所采用的热源不同，可分为火焰加热和

4、电加热两大类。1．火焰加热利用燃料燃烧产生的热能对金属坯料进行加热。燃料有煤，焦炭，柴油，煤气，天然气火焰加热的优点是：燃料来源方便，炉子修造简单，加热费用较低，对坯料的适用范围广等。因此，这种加热广泛用于各种大、中、小型坯料的加热，在锻造生产中获得广泛应用。缺点是：劳动条件差，加热速度慢，加热质量难以控制等。2．电加热是通过把电能转变为热能来加热金属坯料。利用电能转变为热能来加热金属的装置称为电炉。优点是：加热速度快，炉温易控制，氧化脱碳少，便于实现机械化、自动化，劳动条件好。缺点是：对毛坯的尺寸、形

5、状的变化适应性不强，设备结构复杂，投资费用较大，操作使用要求高。电加热法按其传热方式可分为电阻加热（电阻炉加热、接触电加热、盐浴炉加热）感应电加热⑴电阻加热其传热原理与火焰加热相同。根据电阻发热元件的不同，有电阻炉加热、接触电加热、盐浴炉加热等。①电阻炉加热：利用电流通过炉内的电热体产生的热量进行加热。该法受电热体的使用温度的限制，热效率较低。在电阻炉内辐射传热是加热金属的主要方式。②接触电加热：是以低压大电流直接通过金属坯料，由金属坯料自身的电阻在通电时产生的热量而加热。常采用低电压大电流的方法。其优

6、点是：加热速度快、金属烧损少、加热范围不受限制、热效率高、设备简单、操作方便、适用于长坯料的整体或局部加热等优点。但对坯料的表面粗糙度和形状尺寸要求严格，特别是坯料的端部要光洁、平整，下料规则。此外，加热温度的测量和控制也比较困难。③盐浴炉加热：是电流通过炉内电极产生的热量把导电介质熔融，通过高温介质的对流与传导将其中的坯料加热。内热式电极盐浴炉原理如图3-4所示。这种方法的加热速度快，加热温度均匀，可以实现坯料的整体或局部的无氧化加热。但其热效率低，辅助材料消耗大，劳动条件差。⑵感应电加热坯料放入感应

7、圈中，在交变电流的感应电动势的作用下，坯料表面形成强大的涡流，使坯料内部的电能直接转变为热能而加热。感应电加热具有加热速度快、加热质量好，温度易于控制、金属烧损少、操作简单、工作稳定、便于实现机械化、自动化。这些都有利于锻件质量的提高。其缺点是：设备投资费用高、每种感应器的尺寸范围窄、电能消耗较大(大于接触电加热，小于电阻炉加热)。感应电加热时，电流密度沿坯料横截面的分布为：中心电流小，表层大，这种现象称为趋肤效应。由于趋肤效应，为了提高加热速度和电效率，对大直径坯料，应选用低电流频率，小直径坯料可选用

8、较高电流频率。§3-2金属加热时产生的缺陷及防止措施由金属学所学内容知，金属在加热时将产生以下的变化：⒈组织结构：组织转变，晶粒长大，过热、过烧⒉力学性能：塑性提高，变形抗力降低，残余应力消除，但也可能产生新的内应力，过大则会引起开裂⒊物理性能：导热系数、导温系统、膨胀系数、密度等均发生变化⒋化学变化：表层发生氧化、脱碳、吸氢等，生成氧化皮与脱碳层一、金属加热过程中的氧化金属在高温炉内加热时，金属表面的合金元素将和炉气中的氧化气体（如O2、