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3 5 与火次有关 一次为1 5 3 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 fe3c h2o 3fe co h2fe3c co2 3fe 2co2fe3c o2 6fe 2cofe3c 2h2 3fe ch4 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 overheat 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 temperaturehead 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