精密锻造教学课件PPT.ppt

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。,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。,加热的目的,金属加热时产生的缺陷及防止措施,由机械工程材料所学内容知，金属在加热时将产生以下的变化： 组织结构：组织转变，晶粒长大，过热、过烧 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 物理性能：导热系数、导温系统、膨胀系数、密度等均发生变化 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、co2、h2o、和so2）发生反应，使金属表层生成氧化皮，这种现象称为氧化，或叫烧损。,造成钢材的烧损 烧损量一般为35%。(与火次有关，一次为1.53.0%) 模锻时氧化皮压入锻件内 降低表面质量和尺寸精度。 氧化皮质脆而硬，加剧模具磨损。 氧化皮在炉底烧结成块，降低炉衬寿命。 因此要采取措施减少或消除金属的氧化烧损。,氧化的危害：,在保证锻件质量的前提下，尽量采用快速加热，缩短加热时间。 在燃料完全燃烧的条件下，避免氧气过剩，并减少燃料的水分。 采用少无氧化加热。,防止措施：,二、脱碳,钢在高温加热时，表层中的碳与炉气中的氧化性气体（如o2、co2、h2o等）及某些还原性气体（如h2）发生化学反应，生成甲烷或一氧化碳，造成钢料表层的含碳量减少，这种现象称为脱碳。 fe3ch2o3fecoh2 fe3cco23fe2co 2fe3co26fe2co fe3c2h23fech4,表面强度降低 耐磨性降低 疲劳强度降低 可锻性降低，热处理时可能发生开裂,脱碳的危害,三、金属加热过程中的过热(over heat),当金属加热温度过高、加热时间过长而引起晶粒粗大的现象称为“过热”。 晶粒开始急剧长大的温度叫过热温度。 钢中元素如c、mn、s、p等会增加其过热倾向，而ti、w、v、n等元素可减小钢的过热倾向。,过热的危害,碳钢出现魏氏组织；马氏体钢组织为粗针状，出现过多的铁素体； 工模具钢出现萘状断口；合金结构钢、不锈钢、高速钢、弹簧钢、轴承钢等除奥氏体晶粒粗大外，还有异相质点沿晶界析出，呈连续网状分布，使晶界变脆。 实践证明，过热对金属锻造过程影响并不大，甚至过热得较严重的钢材，只要没有过烧，在足够大的变形程度下，晶粒粗大的组织一般可以消除。,严格控制金属加热温度，缩短高温保温时间； 锻造时应保证足够大的变形量。,防止措施：,四、过烧(burning),当坯料加热到接近其熔化温度，并在此温度下保留时间过长时，将出现过烧现象。金属过烧后，晶粒粗大，晶界熔化，形成氧化物，出现裂纹。 部分钢的过烧温度见表3-2。, 过烧的危害 钢断面呈浅灰兰色，无金属光泽；表面粗糙；晶粒粗大类似豆腐渣状；一锻即裂。 严重过烧的钢，只能报废回炉重新冶炼。 局部过烧的钢，当制造不太重要的零件时，可以将过烧部分切去，其余部分还可使用。 防止措施 严格控制加热温度，特别要控制高温停留时间及出炉温度。,五、金属加热时导热、导温性的变化,1、导温性在加热(或冷却)时温度在金属内部的传播能力。 2、导温性对加热速度的影响 导温性好，温度传播的速度快，坯料内的瞬时温差就小，因温差造成的膨胀差和温度应力也小，从而可允许较快的加热速度，坯料不致受温度应力而破坏。反之，则可能使坯料开裂。 3、导温性的变化 导温性用导温系数来表示： =/(c) 式中 导热系数(w/(m)；密度(kg/m3)； c比热容(j/(kg),六、裂纹(crack),裂纹是由钢在加热过程中所产生的内应力引起的。 根据其形成的原因，有温度应力、组织应力、残余应力。 1. 温度应力 钢锭或钢材在加热过程中，由于表面温度高于中心温度，出现温差，从而必将引起外层与心部的膨胀不均匀，这样产生的内应力称为温度应力（也称热应力），在温度高的表层部分，因其膨胀受到中心部分约束，所引起的温度应力为压应力。而中心部分则相反，为拉应力。,温度应力的大小与材料性质、断面温差有关。而断面温差又取决于金属的导热性、断面尺寸、加热速度和温度头（temperature head炉温与坯料表面温度之差）。 如果金属的导热性差、断面尺寸大、加热速度快、温度头又大，则断面温差就大，因而温度应力也大。反之温度应力则小。所以，在加热断面尺寸大的大型钢锭和导温性差的高合金钢时，由于会产生较大的温度应力，低温阶段必须缓慢加热。,2. 组织应力 具有固态相变的钢，在加热时表层先发生相变，内层后发生相变，相变前后组织的比容发生变化，这样引起的内