锻前加热和冷却.ppt

三.金属的加热和锻件冷却,锻前加热的目的及方法金属加热时产生的变化金属锻造温度范围的确定金属的加热规范锻件的冷却及方法,加热的目的：为了提高金属的塑性和降低变形抗力，以使金属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,加热方法,燃料加热,电加热,（通用性强，投资少，费用低；劳动条件差，质量难以控制）,电阻加热,感应加热（趋肤效应、工频（50Hz）、中频和高频（1000Hz）,电阻炉加热,接触电加热,盐浴炉加热,（加热速度快，炉温控制准确，加热质量好，工件氧化少劳动条件好，自动化高；设备投资大，电费贵，加热成本高）,固体（煤、焦油）；液体（重油、柴油）；气体,电阻加热,3.2金属加热时产生的变化,加热过程中金属在组织结构、力学性能、理化性能各方面都会发生显著的变化。,氧化钢料加热到高温时，表层中的铁与炉内的氧化性气体发生化学反应，在钢料表层形成氧化铁皮。,主要影响因素：炉气性质、加热温度、加热时间、钢的种类等。,主要危害：影响锻件表面尺寸和精度；模具和机加工刀具严重磨损。,3.2金属加热时产生的变化,加热过程中金属在组织结构、力学性能、理化性能各方面都会发生显著的变化。,脱碳钢料在加热时，其表层的碳和炉气中的某些气体发生化学反应，使钢料表面的含碳量降低。,氧化介质都是脱碳介质，因此在氧化性炉气中加热将同时产生氧化和脱碳。,主要危害：锻件表层变软，强度、耐磨性和疲劳性能降低。,主要影响因素：炉气性质、加热温度、加热时间、钢的成分等。,Cr、Mn阻止脱碳；Co、Al、W、Si促进脱碳,3.2金属加热时产生的变化,过热金属由于加热温度过高，加热时间过长而引起晶粒过分长大的现象。晶粒开始急剧长大的温度成为过热温度。,主要危害：塑性下降，晶粒粗大影响力学性能。,C、Mn、S、P增加过热倾向；Ti、W、V、Nb减小钢的过热倾向。,3.2金属加热时产生的变化,过烧当金属加热到接近其熔化温度（称过烧温度），并在此温度下停留时间过长时，将出现过烧现象。晶粒粗大，晶界发生氧化、熔化，出现氧化物和熔化物以及裂纹。,主要危害：强度、塑性大大下降。不能修复，只能报废回炉。,主要受化学成分影响，钢中的Co、Ni易产生过烧；Al、W、Cr减轻过烧。,3.2金属加热时产生的变化,碳钢常见的加热缺陷,3.3金属锻造温度范围的确定,锻造温度范围：始锻温度和终锻温度之间的一段温度区间。,确定原则：保证在范围内具有良好的可锻性，并获得希望的组织和性能。,基本方法：综合运用合金相图、塑性图、抗力图和再结晶图等，从塑性、变形抗力和锻件的组织性能三个方面进行综合分析。合金相图能直观地表示出合金系中各种成分的合金在不同温度区间的相组成情况。一般单相组织比多相的塑性好、抗力低，所以锻造时应尽可能使合金处于单相状态。从保证变形金属具有较高可锻性出发，运用塑性图和抗力图来确定合适的锻造温度范围。再结晶图表示变形温度、变形程度与锻件晶粒尺寸之间的关系，是通过试验测绘的。,始锻温度：高可锻性好过高氧化、脱碳、过热/烧原则：保证钢不产生过热和过烧。一般应低于铁碳平衡图的固相线150250。始锻温度随含碳量的增加而降低。,以碳钢为例确定：,终锻温度：过高晶粒继续长大，机械性能降低过低（低于T再）加工硬化，可锻性降低，残余应力，开裂，不均匀原则：一般高于T再50100。,另外需考虑合金元素、合金类型的影响。,实际生产中，随温度的不同，钢材对外表现出不同的颜色，锻造时即可以根据钢材的颜色大致估计其温度，称为“看火色”,钢材火色和温度,在保证不出现加热缺陷的前提下，始锻温度应尽量取高一些；在保证塑性足够的前提下，终锻温度应尽可能定低一些,常用钢材的锻造温度范围,3.4金属的加热规范,加热规范：就是金属坯料从装炉开始到加热完了整个过程中，对炉温和坯料温度随时间变化的规定。,加热的要求：在坯料均匀热透的条件下，以最短的时间获得加工时所需要温度，同时要保持坯料完整性，并使金属及燃料的消耗最少。,断面上温度指表面温度与中心温度之差,加热时间的确定：,小型钢坯：,大型钢坯：,3.5锻件的冷却及方法,锻件冷却是保证锻件质量的重要环节。锻件在冷却过程中应尽量避免或减小内应力和裂纹的出现。通常，锻件中的碳及合金元素含量越多，锻件体积越大，形状越复杂，冷却速度越要缓慢，否则会造成表面过硬不易切削加工、变形甚至开裂等缺陷。常用的冷却方法有三种：空冷、坑冷和炉冷。