相锻造热处理力学不锈钢知识

1、1铁碳相图铁碳相图 iron-carbon diagramiron-carbon diagram2主要的内容主要的内容1.1.铁碳合金状态图铁碳合金状态图 2.2.铁碳合金的结晶过程和组织变化铁碳合金的结晶过程和组织变化3.3.铁碳合金的成分、组织与性能间的关系铁碳合金的成分、组织与性能间的关系3FeCFeC合金概述合金概述 钢钢( (Steels)Steels)和铸铁和铸铁( (Cast irons)Cast irons)是现代机械制造工是现代机械制造工业中应用最广的金属材料，虽然种类很多，成分不一，业中应用最广的金属材料，虽然种类很多，成分不一，其基本组成都是铁其基本组成都是铁( (Fe)

2、Fe)和碳和碳( (C)C)两种元素，故统称为两种元素，故统称为铁碳铁碳合金合金（alloys of the ironalloys of the ironcarbon systemcarbon system）。 铁碳相图铁碳相图( (iron-carbon diagram)iron-carbon diagram)描述了钢铁材料的描述了钢铁材料的成分、温度与组织（相）之间的关系，是了解钢铁材料成分、温度与组织（相）之间的关系，是了解钢铁材料的基础。的基础。4FeCFeC合金概述合金概述 在铁碳合金中，在铁碳合金中，FeFe与与C C可以形成一系列化合物：可以形成一系列化合物：Fe3CFe3C、F

3、eFe2 2C C、FeCFeC。所以，所以，Fe-CFe-C相图可以划分成相图可以划分成Fe-FeFe-Fe3 3C, C, FeFe3 3C-FeC-Fe2 2C, FeC, Fe2 2C-FeCC-FeC和和FeC-CFeC-C四个部分。由于化合物是四个部分。由于化合物是硬脆相，后面三部分相图实际上没有应用价值（工业硬脆相，后面三部分相图实际上没有应用价值（工业上使用的铁碳合金含碳量不超过上使用的铁碳合金含碳量不超过5 5），因此，），因此，通常所通常所说的铁碳相图就是说的铁碳相图就是Fe-FeFe-Fe3 3C C部分部分。 56Fe-FeFe-Fe3 3C C相图相图71.FeC1.

4、FeC合金中的组元合金中的组元 铁碳合金中组元：铁碳合金中组元：纯铁纯铁( (Fe)Fe) 渗碳体（渗碳体（FeFe3 3C C） 8(1) (1) 纯铁（纯铁（FeFe） 纯铁（纯铁（pure ironpure iron） 纯 铁 固 态 下 具 有纯 铁 固 态 下 具 有 同 素 异 构 转 变同 素 异 构 转 变（allotropic transformationallotropic transformation） 纯铁具有磁性转变（纯铁具有磁性转变（770770磁性转变、磁性转变、magnetic transformationmagnetic transformation）。9纯铁

5、的同素异构转变纯铁的同素异构转变10纯铁的冷却曲线及晶体结构变化纯铁的冷却曲线及晶体结构变化11概念 铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 奥氏体：碳在 -Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。 珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%） 莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）12(2) (2) 渗碳体渗碳体( (Fe3C)Fe3C)A A 渗碳体（渗碳体（cementitecementite）是是FeCFeC合金中碳以合金中碳以化合物化合物( (FeFe3 3C)C)形式出现的。形式

6、出现的。 Fe3CFe3C在在230230以下具有铁磁性，常用以下具有铁磁性，常用A0A0表表示这个临界点。示这个临界点。 Fe3C Fe3C在钢和铸铁中呈现片状，粒状，网在钢和铸铁中呈现片状，粒状，网状和板条状。状和板条状。132. 2. FeCFeC合金中的基本相合金中的基本相 在在FeFe3CFeFe3C相图中，相图中，FeCFeC合金在不同条件合金在不同条件( (成分，温度成分，温度) )下，可有下，可有五（六）个基本相：五（六）个基本相： L L相、相、相、相、相、相、相相、Fe3CFe3C相、（石墨相、（石墨G G）。）。 （1 1）液相）液相( (L)L) Fe Fe与与C C在

7、高温下形成的液体溶液。在高温下形成的液体溶液。( (ABCDABCD线线以上以上) ) （2 2）相相 高温铁素体（高温铁素体（high temperature high temperature ferriteferrite） 14FeCFeC合金中的基本相合金中的基本相 （3 3） 奥氏体（奥氏体（austeniteaustenite） 奥氏体奥氏体( (或或A)A)是是C C溶解于溶解于FeFe形成的间形成的间隙固溶体称为隙固溶体称为奥氏体（奥氏体（austeniteaustenite）。15FeCFeC合金中的基本相合金中的基本相 （4 4）铁素体（）铁素体（ferriteferrite

8、） 铁素体（铁素体（或或F F）是是C C溶于溶于FeFe形成的形成的间隙固溶体称为间隙固溶体称为铁素体（铁素体（ferriteferrite）。（5 5）渗碳体）渗碳体（cementitecementite） 前面已讨论过前面已讨论过 （6 6） 石墨（石墨（C C） 在一些条件下，碳可以以游离态在一些条件下，碳可以以游离态石墨石墨（graphitegraphite） ( (hcp)hcp)稳定相存在。所以石墨稳定相存在。所以石墨在于在于FeCFeC合金铸铁中也是一个基本相。合金铸铁中也是一个基本相。163. 3. FeFe3CFeFe3C相图分析相图分析 如图为如图为FeFe3CFeFe3

9、C相图相图全貌。根据分析围绕三条全貌。根据分析围绕三条水平线可把水平线可把FeFe3CFeFe3C相图相图分解为三个部分考虑：左分解为三个部分考虑：左上角的包晶部分，右边的上角的包晶部分，右边的共晶部分，左下角的共析共晶部分，左下角的共析部分。部分。 分析点、线、区特分析点、线、区特别是重要的点、三条水平别是重要的点、三条水平恒温转变线恒温转变线 、重要的相、重要的相界线界线 17（1 1）FeFe3CFeFe3C相图的点相图的点FeFe3CFeFe3C相图相图中相图相图中的各特性点所对应的的各特性点所对应的温度、成分和意义如温度、成分和意义如下表：下表： A A、B B、C C、D D、E

10、E、F F、G G、H H、J J、K K、N N、P P、S S、Q Q各点（表各点（表2-12-1） 1819（2 2）FeFe3CFeFe3C相图的线相图的线 。20A.A.三条水平线三条水平线 HJB-HJB-包晶转变线：包晶转变线：（14591459）L L0.530.53+0.09 0.09 0.170.17 （L LB B+H H J J）转 变 产 物 为 奥 氏 体转 变 产 物 为 奥 氏 体( (austenit)austenit) 强度低，塑性好强度低，塑性好21A.A.三条水平线三条水平线 ECF-ECF-共晶转变线：共晶转变线：（11481148）， L L4.34

11、.3 2.112.11+ Fe+ Fe3 3C C（L LC C E E+ Fe+ Fe3 3C C）转 变 产 物 为转 变 产 物 为 莱 氏 体莱 氏 体（ledeburiteledeburite），），用用LdLd表示。表示。 硬、脆、无法加工硬、脆、无法加工 22A.A.三条水平线三条水平线 PSK-PSK-共析转变线共析转变线( (A A1 1线线):):（727727）0.77 0.77 0.0218 0.0218 + Fe+ Fe3 3C C （S S P P+ Fe+ Fe3 3C C）转变产物为转变产物为和和FeFe3 3C C组成的组成的机械混合物称为机械混合物称为珠光体

12、珠光体（pearlitepearlite），），用用P P表示。表示。 塑性、韧性、硬度介于塑性、韧性、硬度介于和和Fe3CFe3C之间。之间。 23B. B. 两条磁性转变线两条磁性转变线 A A0 0线线( (虚线虚线) :) :渗碳体的磁性转变线，渗碳体的磁性转变线，230230以上无磁性，以上无磁性，230230以下铁磁性。以下铁磁性。 MO(AMO(A2 2线）：线）： 铁素体的磁性转变线。铁素体的磁性转变线。770770以上无磁性，以上无磁性，770770以下铁磁体。以下铁磁体。A A2 2温度温度又称居里点。又称居里点。 A0、A1、A2、A3、Acm线温度依次升高。24C. C

13、. 几条重要的相界线几条重要的相界线( (固态转变线固态转变线) ) GSGS线线( (A3A3 线线) )：冷却时从冷却时从中开始析出或中开始析出或加热时加热时全部溶入全部溶入中的中的转变线转变线. . ES ES线线( (AcmAcm线线) )：碳在碳在中的溶解度曲线。中的溶解度曲线。冷却时从冷却时从中开始析出中开始析出FeFe3 3C C或加热时或加热时FeFe3 3C C全部全部溶入溶入中的转变线中的转变线. .25C. C. 几条重要的相界线几条重要的相界线( (固态转变线固态转变线) ) PQPQ线：线：碳在碳在中的溶解度中的溶解度线线. .。冷却时从。冷却时从中中开始析出开始析出

14、FeFe3 3C C或加或加热时热时FeFe3 3C C全部溶入全部溶入中的转变线中的转变线. .26（3 3）FeFe3CFeFe3C相图中的区相图中的区 FeFe3CFeFe3C相图中的区：相图中的区： 5 5个单相区个单相区：L L、Fe3CFe3C 7 7个两相区个两相区：L+L+、L+L+、L+Fe3CL+Fe3C、+、+Fe3C+Fe3C、+、+ Fe3C+ Fe3C 3 3个三相共存区个三相共存区： L+ Fe3C L+ Fe3C（ECFECF线）、线）、L+L+（HJBHJB线）、线）、+ Fe3C+ Fe3C（PSKPSK线）线） 27284. 4. FeCFeC合金分类合金

15、分类 FeFe、C C合金通常按其含碳量合金通常按其含碳量( (Wc)Wc)及其室温平及其室温平衡组织分为三大类：衡组织分为三大类：工业纯铁（工业纯铁（pure ironpure iron）、）、碳钢（碳钢（carbon carbon steelsteel）、）、铸铁（铸铁（cast ironcast iron）。根据碳钢和铸铁根据碳钢和铸铁的相变、组织特征可把二者细分。即：的相变、组织特征可把二者细分。即： （1 1）工业纯铁）工业纯铁：( (Wc0.0218%)Wc0.0218%)显微组织为固显微组织为固溶体溶体。 29（2 2）钢）钢 钢钢（steelsteel）是含碳量在是含碳量在(

16、(Wc=0.0218Wc=0.02182.11%)2.11%)之间的之间的FeFe、C C合金。合金。其特点是：其特点是： 高温组织为单相的高温组织为单相的，具有很好的塑性。因而具有很好的塑性。因而可以进行锻造、轧制等压力加工。根据其室温可以进行锻造、轧制等压力加工。根据其室温组织的不同，组织的不同，碳钢（碳钢（carbon steelcarbon steel）又可分为：又可分为： 共析钢（共析钢（eutectoid steeleutectoid steel）：）：Wc=0.77%Wc=0.77% 亚共析钢（亚共析钢（hypoeutectoid steelhypoeutectoid steel

17、）：）：Wc=0.0218Wc=0.02180.77%0.77% 过共析钢（过共析钢（hypereutectoid steelhypereutectoid steel）：）：Wc=0.77Wc=0.772.11% 2.11% 30（3 3）白口铸铁）白口铸铁 白口铸铁（白口铸铁（white cast ironwhite cast iron）是含碳量在是含碳量在Wc=2.11Wc=2.116.69%6.69%之间的之间的FeFe、C C合金。其特点液态合合金。其特点液态合金结晶时都发生共晶反应，液态时有良好的流动金结晶时都发生共晶反应，液态时有良好的流动性，因而铸铁都具有良好的铸造性能。但因共晶

18、性，因而铸铁都具有良好的铸造性能。但因共晶产物是以产物是以Fe3CFe3C为基的莱氏体组织，所以性能硬、为基的莱氏体组织，所以性能硬、脆，不能锻造。其断口呈银白色，故称为白口铸脆，不能锻造。其断口呈银白色，故称为白口铸铁。铁。 上述上述Wc=2.11%Wc=2.11%具有重要的意义，它是钢和铸铁具有重要的意义，它是钢和铸铁( (生生铁铁) )的理论分界线。的理论分界线。31WcWc对铁碳合金机械性能的影响对铁碳合金机械性能的影响 F F为软韧相，为软韧相，Fe3CFe3C为硬脆相，故为硬脆相，故Fe-CFe-C合金的力学性能取决于合金的力学性能取决于和和Fe3CFe3C两相的两相的相对量相对量

19、及它们的及它们的相互分布特征相互分布特征。 硬度（硬度（HBHB） 延伸率延伸率（塑性、韧性（塑性、韧性） 强度（强度（MpaMpa）铁素体铁素体 50-80 30 50-80 30-50-50 180-230 180-230渗碳体渗碳体 800 0 800 0 3030珠光体珠光体 180 180 2020-35-35 770 77032WcWc对铁碳合金工艺性能的影响对铁碳合金工艺性能的影响切削加工性：切削加工性：可锻性：金属经受压力加工改变形状但不产生裂可锻性：金属经受压力加工改变形状但不产生裂 纹的性能纹的性能。33铁碳相图的应用铁碳相图的应用 在生产中具有很大的实际意义，主要应用在钢

20、铁材料的在生产中具有很大的实际意义，主要应用在钢铁材料的选用和加工工艺的制订两个方面。选用和加工工艺的制订两个方面。（1 1）在选材方面）在选材方面（2 2）在铸造工艺方面）在铸造工艺方面（3 3）在热锻热轧工艺方面）在热锻热轧工艺方面（4 4）在热处理工艺方面）在热处理工艺方面 34锻压常识及相关知识 35主要涉及的内容主要涉及的内容 绪论绪论 锻造用原材料锻造用原材料 锻造的热规范锻造的热规范 自由锻主要工序分析自由锻主要工序分析 锻后热处理锻后热处理 性能热处理性能热处理 金属材料的机械性能金属材料的机械性能 36绪论绪论 锻造工艺学及其性质锻造工艺学及其性质 锻造生产的特点及其在国民经

21、济中的作用锻造生产的特点及其在国民经济中的作用 我国锻造生产的历史，现状及发展趋势我国锻造生产的历史，现状及发展趋势 锻造生产方法的分类锻造生产方法的分类37一、一、锻造工艺学及其性质锻造工艺学及其性质 锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，以获得具有一定机械性使其产生塑性变形，以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。 锻造和冲压同属塑性加工性质，统称锻压锻造和冲压同属塑性加工性质，统称锻压38锻造生产的特点及其在国民经济中的作用锻造生产的特点及其在国民经济中的作用 特点特点 地位地位3

22、9大型锻件主要应用于以下方面大型锻件主要应用于以下方面1、轧钢设备轧钢设备2、锻压设备锻压设备3、矿山设备矿山设备4、火力发电设备火力发电设备5、水力发电设备水力发电设备6、核能发电设备核能发电设备7、石油、化工设备石油、化工设备8、船舶制造工业船舶制造工业9、军工产品制造军工产品制造：40实例（核反应堆中主要锻件实例（核反应堆中主要锻件M140M140） Closure head(monobloc)Vessel flangeInlet(outlet) nozzleNozzle shellCore shellTransition ringLower dome41实例实例 Elliptical

23、head Upper shell (、 ) Conical shell Intermediate shell (lower) (、) Tube sheet Primary head (channel head)42实例实例 Upper head Core shell Lower head43我国锻造生产的历史，现状及发展趋势我国锻造生产的历史，现状及发展趋势 历史 现状 趋势44锻造生产方法的分类锻造生产方法的分类 按所用工具不同，锻造可以分为自由锻和模按所用工具不同，锻造可以分为自由锻和模锻两大类锻两大类 按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。45第二、

24、锻造用原材料第二、锻造用原材料 金属材料金属材料 按加工状态按加工状态46 锻造用钢锭锻造用钢锭 钢锭及其冶炼钢锭及其冶炼 钢锭的结构钢锭的结构 钢锭的内部缺陷钢锭的内部缺陷 实例（接管段炼钢的简要流程）实例（接管段炼钢的简要流程） 47钢锭及其冶炼钢锭及其冶炼 冶炼工艺的主要任务冶炼工艺的主要任务 冶炼工艺的主要方法冶炼工艺的主要方法48钢锭的结构钢锭的结构 钢锭是由冒口、锭 身、底部组成 49钢锭的内部缺陷钢锭的内部缺陷激冷结晶区（细小等轴结晶区）激冷结晶区（细小等轴结晶区） 没问题没问题柱状结晶区柱状结晶区 没多大问题没多大问题树枝状结晶区树枝状结晶区多产生负多产生负V V型偏析型偏析,

25、 ,因此这部分多产生偏析线、夹渣、气泡等缺陷因此这部分多产生偏析线、夹渣、气泡等缺陷自由结晶区（粗大等轴结晶区）自由结晶区（粗大等轴结晶区）多产生多产生V V型偏析型偏析, ,常产生偏析线、夹渣、金属夹杂物、渣孔、气泡等缺陷常产生偏析线、夹渣、金属夹杂物、渣孔、气泡等缺陷, ,呈呈所谓疏松组织所谓疏松组织淀淀结晶区淀淀结晶区 常产生夹渣类缺陷常产生夹渣类缺陷50偏析偏析 定义定义： 指各处成分与杂质分不的不均匀现象，指各处成分与杂质分不的不均匀现象，包括枝晶偏析和区域偏析等包括枝晶偏析和区域偏析等 成因成因：由于选择性结晶、溶解度变化、比重：由于选择性结晶、溶解度变化、比重差异和流速不同造成的

26、。差异和流速不同造成的。 危害：危害：造成力学性能不均匀和裂纹缺陷造成力学性能不均匀和裂纹缺陷51夹杂夹杂 定义定义：主要是指冶炼时产生的氧化物，硫化：主要是指冶炼时产生的氧化物，硫化物、硅酸盐等非金属夹杂。物、硅酸盐等非金属夹杂。 成因成因：冶炼产物，及外来夹渣物：冶炼产物，及外来夹渣物 危害危害：对热锻过程和锻件质量均有不良影响，：对热锻过程和锻件质量均有不良影响，它破坏金属的连续性，在应力的作用下在夹它破坏金属的连续性，在应力的作用下在夹杂处产生应力集中，引发微裂纹，成为疲劳杂处产生应力集中，引发微裂纹，成为疲劳源源52气体气体 定义定义：主要指钢中的有害气体，如氢、氧等。：主要指钢中的

27、有害气体，如氢、氧等。 危害危害：容易产生白点缺陷，还会引起脆性，：容易产生白点缺陷，还会引起脆性，热锻工艺性将明显下降。热锻工艺性将明显下降。白点对钢的机械性白点对钢的机械性能，尤其对塑性和韧性有影响，是许多重要能，尤其对塑性和韧性有影响，是许多重要用途的合金钢不允许有的低倍缺陷用途的合金钢不允许有的低倍缺陷53气泡气泡 它主要产生在钢锭的冒口、底部、及中心部它主要产生在钢锭的冒口、底部、及中心部位。位。54缩孔 它主要在最后凝固的冒口区形成，由于冷凝它主要在最后凝固的冒口区形成，由于冷凝结晶时没有钢液补充面形成孔洞性缺陷组织，结晶时没有钢液补充面形成孔洞性缺陷组织，同时含有大量杂质，因此必

28、须切除同时含有大量杂质，因此必须切除55疏松疏松 它主要集中在钢锭中心部位，产生的原因与它主要集中在钢锭中心部位，产生的原因与缩孔相同。缩孔相同。56影响钢锭冶金缺陷的条件影响钢锭冶金缺陷的条件 综上所述，钢锭的冶金缺陷与冶炼、浇注过综上所述，钢锭的冶金缺陷与冶炼、浇注过程、冷凝结晶条件、钢锭模具设计、耐火材程、冷凝结晶条件、钢锭模具设计、耐火材料质量等有关。料质量等有关。57实例（实例（接管段锻件用钢生产方案接管段锻件用钢生产方案 ） 采用双真空处理的工艺进行生产。采用双真空处理的工艺进行生产。 .1、冶炼浇注方案、冶炼浇注方案 采用电炉（采用电炉（3#、4#、5#）冶炼温度较高、成份合）冶

29、炼温度较高、成份合适的粗炼钢水，分别热兑到适的粗炼钢水，分别热兑到130t和和90t精炼炉内进行精炼炉内进行精炼及一次真空处理。依据炉前快速分析的结果，精炼及一次真空处理。依据炉前快速分析的结果，适时调整钢水成份，直至达到目标值。适时调整钢水成份，直至达到目标值。 当精炼炉钢水成份、温度合适时，分别采用当精炼炉钢水成份、温度合适时，分别采用200t及及250t天车吊包出钢，在天车吊包出钢，在250t真空室（真空室（1#真空室）、真空室）、利用真空浇注及中间包芯杆吹氩（利用真空浇注及中间包芯杆吹氩（LB3），），在浇注在浇注过程中对钢水进行二次真空处理。过程中对钢水进行二次真空处理。 钢锭在浇注

30、完并冷凝一定时间后，脱模，用钢锭在浇注完并冷凝一定时间后，脱模，用300t送送锭车热送至水锻锭车热送至水锻58实例（实例（接管段锻件用钢生产方案）接管段锻件用钢生产方案） 2、工艺流程图、工艺流程图出钢出钢200t天车天车出钢出钢250t天车天车 热兑热兑3#+4#+5# 粗炼粗炼 热兑热兑 3# +5# 粗炼粗炼130tLF精炼精炼(VD)90tLF精炼精炼(VD)1#真空室真空室浇注浇注(LB3)300t送锭送锭车热送车热送59第三第三 锻造的热规范锻造的热规范 金属的锻前加热金属的锻前加热 金属加热时产生的缺陷及防止措施金属加热时产生的缺陷及防止措施 锻造温度范围的确定锻造温度范围的确定

31、 金属的加热规范金属的加热规范 60金属的锻前加热金属的锻前加热 目的：提高金属的塑性，降低变形抗力，使目的：提高金属的塑性，降低变形抗力，使其易于流动成形并获得良好的锻后组织其易于流动成形并获得良好的锻后组织 方法：火焰加热，电加热方法：火焰加热，电加热 金属加热时产生的缺陷及防止措施金属加热时产生的缺陷及防止措施 1、氧化 2、脱碳 3、过热 4、过烧 5、裂纹 61锻造温度范围的确定锻造温度范围的确定 锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的温度范围。的温度范围。 1 1、始锻温度的确定、始锻温度的确定 必须保证无过烧现象，必须保证无过烧现象， 2

32、2、终锻温度的确定、终锻温度的确定 防止晶粒粗大，应稍高于再结晶温度防止晶粒粗大，应稍高于再结晶温度62金属的加热规范金属的加热规范 加热规范制定的原则及方法加热规范制定的原则及方法 1 1、装炉温度装炉温度 2 2、加热温度加热温度 3 3、均热保温均热保温 4 4、加热时间加热时间63 第四、第四、自由锻主要工序分析自由锻主要工序分析 自由锻的定义自由锻的定义 自由锻的目的自由锻的目的 自由锻的工序分类自由锻的工序分类 大型锻件的特殊锻造方法大型锻件的特殊锻造方法 锻件的主要缺陷锻件的主要缺陷 64自由锻的定义 自由锻造是利用金属的塑性在锤或液压机上自由锻造是利用金属的塑性在锤或液压机上采

33、用简单通用工具，控制金属流动，将金属采用简单通用工具，控制金属流动，将金属坯料锻造成型的方法坯料锻造成型的方法65自由锻的目的 （1 1）使金属坯料成为一定的形状和尺寸）使金属坯料成为一定的形状和尺寸 （2 2）锻合金属坯料内部疏松、缩孔等冶金缺）锻合金属坯料内部疏松、缩孔等冶金缺陷陷 （3 3）去除钢锭的夹杂（切除水口、冒口）或）去除钢锭的夹杂（切除水口、冒口）或改善夹杂物的分布改善夹杂物的分布 （4 4）使锻件得到均匀的组织为锻后热处理创）使锻件得到均匀的组织为锻后热处理创造良好的条件造良好的条件66自由锻的工序分类 1 1、基本工序：镦粗、拔长、冲孔、芯棒拔长、基本工序：镦粗、拔长、冲孔

34、、芯棒拔长、马杠扩孔，弯曲、切断、错移、扭转、锻接马杠扩孔，弯曲、切断、错移、扭转、锻接 2 2、辅助工序：钢锭倒棱、预压钳口等辅助工序：钢锭倒棱、预压钳口等 3 3、修整工序：滚圆、平整、修整工序：滚圆、平整、67大型锻件的特殊锻造方法 （1）、FM法（Free From Mannesmann effect）避免产生曼内斯曼效应，即锻件心部不产生拉应力的锻造方法，因此又可以叫作：毛坯中心部位免除了轴向拉应力的锻造法 （2）WHF法（wide die heavy blow forging method）,WHF法是宽砧强力压下锻造法。一般与JTS法并用 （3）JTS法即中心压实法（或温间锻造法

35、、硬壳锻造法） （4）KD法（V型钻锻造法）用途很广泛。68锻件的主要缺陷锻件的主要缺陷 （1 1） 横向裂纹横向裂纹 （2 2） 纵向裂纹纵向裂纹 （3 3） 表面龟裂表面龟裂 （4 4） 内部微裂内部微裂 （5 5） 局部粗晶局部粗晶 （6 6） 表面折叠表面折叠 （7 7） 中心偏移中心偏移 （8 8） 机械性能不能满足要求机械性能不能满足要求69自由锻工艺要点自由锻工艺要点 水冒口要除量水冒口要除量 变形过程的选择变形过程的选择 锻造比的选择锻造比的选择 压实过程压实过程7012500t自由锻水压机71第五第五 锻后热处理锻后热处理 锻后热处理的目的与作用锻后热处理的目的与作用 锻后热

36、处理常用方法锻后热处理常用方法 实例（锻后热处理曲线）实例（锻后热处理曲线） 72锻后热处理的目的与作用锻后热处理的目的与作用 （1 1）消除锻造应力，降低锻件的表面硬度，）消除锻造应力，降低锻件的表面硬度，提高其切削加工性能。提高其切削加工性能。 （2 2）满足机械性能要求。）满足机械性能要求。 （3 3）调整与改善组织。）调整与改善组织。 （4 4）防止和消除白点的问题。）防止和消除白点的问题。73锻后热处理常用方法锻后热处理常用方法 方法：方法：退火退火annealing 正火正火normalizing回火回火tempering 淬火淬火quenching 74操作要点1、装炉前的准备工

37、作 2、装炉温度。3、待料温度4、锻件摆放，5、配炉原则 6、加热 7、冷却 75实例 锻后处理曲线76第六、性能热处理第六、性能热处理 性能热处理的目的与作用性能热处理的目的与作用 性能热处理常用方法性能热处理常用方法 实例（性能热处理曲线）实例（性能热处理曲线）77性能热处理的目的与作用性能热处理的目的与作用其主要目的是：其主要目的是： 通过加热、冷却的方法，改变金属或合金的通过加热、冷却的方法，改变金属或合金的组织结构，使其具备工程技术上所需要的性组织结构，使其具备工程技术上所需要的性能。能。 提高金属材料的力学性能，充分发挥材料的提高金属材料的力学性能，充分发挥材料的潜力，节约材料延长

38、零件使用寿命潜力，节约材料延长零件使用寿命 78制定热处理规范的原则制定热处理规范的原则 按其导热性能，碳化物溶解的难易以及对终按其导热性能，碳化物溶解的难易以及对终冷温度的要注将钢种分成若干组，然后再按冷温度的要注将钢种分成若干组，然后再按锻件尺寸的不同分别条用不同的工艺参数。锻件尺寸的不同分别条用不同的工艺参数。其主要目的也是为了减少热处理过程中的内其主要目的也是为了减少热处理过程中的内应力对锻件的危害作用。应力对锻件的危害作用。79性能热处理常用方法性能热处理常用方法退火：完全退火、球化退火、去应力退火等退火：完全退火、球化退火、去应力退火等正火正火淬火：淬火：回火：低温回火、中温回火、

39、高温回火回火：低温回火、中温回火、高温回火固溶处理固溶处理整体热处理整体热处理表面淬火：火焰加热、感应加热、激光加热表面淬火：火焰加热、感应加热、激光加热物理气相沉积物理气相沉积化学气相沉积化学气相沉积等离子化学气相沉积等离子化学气相沉积表面热处理表面热处理渗碳渗碳渗氮渗氮碳氮共渗碳氮共渗其它：渗其它金属或非金属、多元共渗其它：渗其它金属或非金属、多元共渗化学热处理化学热处理80退火退火 退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却.81正火正火 正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却冷却. .82淬火淬火 淬火是

40、将工件加热保温后，在水、油或其他淬火是将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 83回火回火 为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于于室温而低于650的某一适当温度进行长的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火火 84实例（性能热处理曲线） 性能热处理曲线 管板的性能热处理曲线85第七第七 金属材料的机械性能金属材料的机械性能 机械性能的定义机械性能的定义 表示

41、金属材料机械性能的指标表示金属材料机械性能的指标 实际工程中常用指标实际工程中常用指标 86机械性能的定义机械性能的定义 金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能为机械性能87表示金属材料机械性能的指标表示金属材料机械性能的指标 强度强度 塑性塑性 硬度硬度 冲击韧性冲击韧性88强度强度 强度：金属材料在外力作用下抵抗永久变形和强度：金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。断裂的能力称为强度。 工程上常用的是工程上常用的是 屈服强度屈服强度yield strength yield strength （RpRp0.20.2、RpRp1.

42、0 1.0 ） 抗拉强度抗拉强度ultimate (tensile) strengthultimate (tensile) strength （RmRm）89塑性塑性 塑性：金属材料在外力作用下产生塑性变形塑性：金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力称为塑性。而不破坏的能力称为塑性。工程上常用的是工程上常用的是1 1、延伸率、延伸率：elongation elongation （ A A ）2 2、断面收缩率（、断面收缩率（）90硬度硬度 硬度：金属材料局部抵抗硬物压入其表面的硬度：金属材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。能力称为硬度。工程上常用的是工程上常用的是 1 1、布氏硬

43、度（、布氏硬度（HBHB） 2 2、洛氏硬度（洛氏硬度（HRHR、HRCHRC） 3 3、维氏硬度（维氏硬度（HVHV）91冲击韧度冲击韧度 冲击韧度：金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧度：金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧度。冲击韧度。 工程上常用的是工程上常用的是 冲击韧性（冲击韧性（AkAk）：）：材料抵抗冲击载荷的能力，材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳单位为焦耳/ /厘米厘米2 2（J/cm2J/cm2）. . 冲击吸收功冲击吸收功（ISO-VISO-V、KVKV）92第八、关于不锈钢的基本知识关于不锈钢的基本知识 不锈钢的分类不锈钢的分类 不锈钢的冶炼不锈钢的冶炼 不锈钢的锻造不锈钢的锻造 不锈钢的固溶处理不锈钢的固溶处理 93 不锈钢的分类不锈钢的分类 1、马氏体不锈钢、马氏体不锈钢 2、铁素体不锈钢、铁素体不锈钢 3、奥氏体不锈钢、奥氏体不锈钢 94马氏