锻绪论、3.1~3.2

1、金属压力加工（塑性加工）：金属压力加工（塑性加工）：固态金属在外力作用下产生塑性变形，固态金属在外力作用下产生塑性变形，获得所需形状、尺寸及力学性能的毛坯或零件的加工方法。获得所需形状、尺寸及力学性能的毛坯或零件的加工方法。自由锻自由锻冲压冲压模锻模锻n轧制轧制 1锻辊2模块3坯料 纵轧纵轧轧辊轴线与坯料轴轧辊轴线与坯料轴线互相平行线互相平行横轧横轧轧辊轴线与坯料轧辊轴线与坯料轴线互相垂直轴线互相垂直斜轧斜轧轧辊轴线与坯轧辊轴线与坯料轴线相交一定角度料轴线相交一定角度拉拔拉拔挤压挤压搓丝板搓丝板 滚丝轮 滚丝轮滚丝轮 搓丝、滚丝搓丝、滚丝 1 1、锻压成形、锻压成形 金属坯料在外力作用下产生金

2、属坯料在外力作用下产生塑性变形塑性变形，获得具有，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件毛坯或零件的成形方法。的成形方法。锻压锻压锻造锻造冲压冲压自由锻造，简称自由锻自由锻造，简称自由锻模型锻造，简称模锻模型锻造，简称模锻板料冲压板料冲压2 2、分类、分类3.1 3.1 概概 述述3 3、锻压成形的主要特点及应用、锻压成形的主要特点及应用1 1）提高金属的力学性能提高金属的力学性能晶粒细化，组织致密；晶粒细化，组织致密；气孔等铸造缺陷被压合；气孔等铸造缺陷被压合；使纤维组织合理分布。使纤维组织合理分布。2 2）节约材料，减少切削加工工时节约材料，减少切削加工工时

3、力学性能高，承载能力提高；力学性能高，承载能力提高；与切削加工相比，减少金属消耗。与切削加工相比，减少金属消耗。3 3）模锻生产率高，适应性强模锻生产率高，适应性强4 4）缺点缺点：不能生产外形尤其是内腔复杂的毛坯或零件。：不能生产外形尤其是内腔复杂的毛坯或零件。应用应用：主要用于轴类、连杆、齿轮、炮筒、枪管、吊钩、：主要用于轴类、连杆、齿轮、炮筒、枪管、吊钩、 飞机和汽车零件等飞机和汽车零件等力学性能要求高的重要零件力学性能要求高的重要零件。加工硬化现象加工硬化现象 冷变形金属随变形度冷变形金属随变形度 ，强度、硬度强度、硬度， 塑性、韧性塑性、韧性加工硬化产生原因加工硬化产生原因 使晶粒破

4、碎，晶格扭曲，造成晶格畸变，使晶粒破碎，晶格扭曲，造成晶格畸变，位错密度位错密度， 产生位错缠结，产生位错缠结，位错移动阻力位错移动阻力，使变形抗力，使变形抗力 。加工硬化的利弊及应用加工硬化的利弊及应用l是不能热处理强化金属材料的重要强化手段，如防锈铝合金是不能热处理强化金属材料的重要强化手段，如防锈铝合金l可提高构件在使用过程中的安全性可提高构件在使用过程中的安全性l 塑性塑性 变形抗力变形抗力 使使 进一步加工变得困难，如冷拉钢丝进一步加工变得困难，如冷拉钢丝加工硬化现象，可采用再结晶退火消除加工硬化现象，可采用再结晶退火消除！1 1、加工硬化、加工硬化3.2.2 3.2.2 塑性变形对

5、金属组织和性能的影响塑性变形对金属组织和性能的影响2 2、回复和再结晶、回复和再结晶u回复回复： 在加热温度不高时，冷变形金属原子扩散，在加热温度不高时，冷变形金属原子扩散， 残余内应力残余内应力 ，强度硬度、塑性韧性基本不变。，强度硬度、塑性韧性基本不变。 应用应用：去应力退火。目的是消除残余应力。：去应力退火。目的是消除残余应力。u再结晶再结晶： 加热温度较高时，金属原子扩散能力加热温度较高时，金属原子扩散能力， 形成新的无畸变等轴晶，晶格结构不变，加工硬化消除形成新的无畸变等轴晶，晶格结构不变，加工硬化消除 强度硬度降低强度硬度降低，塑性韧性提高，塑性韧性提高 应用应用：再结晶退火。目的

6、是消除加工硬化再结晶退火。目的是消除加工硬化 加热温度为（加热温度为（T再再100200 ）再结晶的最低温度称为再结晶温度再结晶的最低温度称为再结晶温度纯金属：纯金属：T T再再0.4T0.4T熔熔合金钢：合金钢：T T再再（0.50.50.70.7）T T熔熔例：纯铁：例：纯铁：t t熔熔1538 T1538 T再再=451=451 45 45：t t熔熔1450 T1450 T再再=588.5=588.5纯铝：纯铝：t t熔熔660 660 、 CuCu：t t熔熔10831083 T T熔熔t t熔熔273 273 （绝对温度（绝对温度K K） 温度对冷变形金属组织和性能的影响温度对冷变

7、形金属组织和性能的影响3 3、冷变形和热变形、冷变形和热变形T再再冷变形冷变形热变形热变形以下以下以上以上划分划分：u变形过程的区别变形过程的区别： 冷变形过程中产生加工硬化，变形抗力冷变形过程中产生加工硬化，变形抗力，Ra值较低值较低 应用应用：金属材料通过冷轧、冷拔等进行强化。：金属材料通过冷轧、冷拔等进行强化。 热变形没有加工硬化，金属塑性热变形没有加工硬化，金属塑性变形抗力变形抗力变形量变形量 应用应用：金属材料的锻造加工：金属材料的锻造加工 影响影响：组织细密，成分均匀；：组织细密，成分均匀； 消除气孔、缩松等铸造缺陷；消除气孔、缩松等铸造缺陷； 形成纤维组织形成纤维组织锻造流线。锻

8、造流线。 u锻造比锻造比锻造生产中金属热变形大小锻造生产中金属热变形大小 00LLAAy拔u锻造比对金属组织和性能的影响锻造比对金属组织和性能的影响 锻造比越大，锻造流线越明显，金属组织、性能改善越明显。锻造比越大，锻造流线越明显，金属组织、性能改善越明显。 但锻造比过大，金属组织的紧密程度和晶粒细化程度已到极限，故力但锻造比过大，金属组织的紧密程度和晶粒细化程度已到极限，故力学性能不再升高，而增加各向异性。学性能不再升高，而增加各向异性。HHAAy00镦u 常用合金锻造比选择常用合金锻造比选择 锻造坯料：锻造坯料：轧材或锻坯轧材或锻坯，应选择较小的锻造比，取，应选择较小的锻造比，取1.31.

9、5 钢锭钢锭，对碳钢，对碳钢，y拔拔3，y镦镦2.5；合金钢，；合金钢，y为为34。高合金钢高合金钢，选较大的，选较大的y，不锈钢，不锈钢y46，高速钢，高速钢y512。4 4、 纤维组织纤维组织锻造流线锻造流线u定义定义： 铸锭内部存在的铸锭内部存在的非金属夹杂物非金属夹杂物，在轧制或锻造过程中，在轧制或锻造过程中，随着晶粒的变形方向而被拉长随着晶粒的变形方向而被拉长呈纤维分布呈纤维分布；在再结晶时，；在再结晶时，变形的晶粒恢复为细小等轴晶，而夹杂物依然沿被拉长变形的晶粒恢复为细小等轴晶，而夹杂物依然沿被拉长的方向的方向保留保留下来，称为纤维组织。下来，称为纤维组织。 热变形流线热变形流线吊

10、钩中的锻造流线吊钩中的锻造流线 使金属的力学性能具有各向异性使金属的力学性能具有各向异性。 平行于纤维组织方向，平行于纤维组织方向， 塑性、韧性好；塑性、韧性好； 垂直于纤维组织方向，垂直于纤维组织方向， 塑性、韧性差；塑性、韧性差； 热处理不能消除纤维组织，热处理不能消除纤维组织， 只能通过锻造加工来改变。只能通过锻造加工来改变。u影响影响： 在设计和制造零件时，要利用纤维组织的合理分在设计和制造零件时，要利用纤维组织的合理分布，使流线方向与零件的轮廓线相符合，提高零件的布，使流线方向与零件的轮廓线相符合，提高零件的力学性能和使用寿命。力学性能和使用寿命。u 应用应用： 例如：例如：热轧成形

11、齿轮，锻造曲轴，流线方向与轮廓一致，寿命提高。热轧成形齿轮，锻造曲轴，流线方向与轮廓一致，寿命提高。棒料切削棒料切削 厚板切削厚板切削 圆钢镦粗后切削圆钢镦粗后切削 精锻成形精锻成形 锻造曲轴锻造曲轴u可锻性及衡量指标可锻性及衡量指标定义定义： 金属在锻压成形时，获得优质锻件的难易程度。金属在锻压成形时，获得优质锻件的难易程度。衡量指标衡量指标： ：材料的塑性越好：材料的塑性越好 可锻性越好可锻性越好 ：材料的变形抗力越小：材料的变形抗力越小 可锻性越好可锻性越好u主要影响因素主要影响因素 化学成分、金相组织、化学成分、金相组织、 变形温度、变形速度、应力状态等变形温度、变形速度、应力状态等3

12、.2.3 3.2.3 金属的可锻性及其影响因素金属的可锻性及其影响因素1 1、 化学成分和金相组织化学成分和金相组织 （2）金相组织、结构）金相组织、结构 纯金属和单相固溶体组织，塑性好，具有良好的可锻性。纯金属和单相固溶体组织，塑性好，具有良好的可锻性。面心立方结面心立方结构金属塑性好，比密排六方结构的可锻性好。构金属塑性好，比密排六方结构的可锻性好。 例如：紫铜比黄铜可锻性好；例如：紫铜比黄铜可锻性好； 钢在锻造时，一般加热到高温，获得单相奥氏体组织；钢在锻造时，一般加热到高温，获得单相奥氏体组织； WC Me% 材料的可锻性越好材料的可锻性越好例如：例如： 有色合金有色合金碳素钢（低碳钢

13、碳素钢（低碳钢高碳钢）高碳钢） 合金钢合金钢2 2、变形温度、变形温度 T T变变越高越高 材料的可锻性越好材料的可锻性越好 故：锻造常在高温下进行，但温度不能过高。故：锻造常在高温下进行，但温度不能过高。u 钢件锻造加热常见缺陷钢件锻造加热常见缺陷氧化氧化：金属元素与炉气中氧反应产生氧化皮。金属元素与炉气中氧反应产生氧化皮。 危害：合金元素烧损，锻模磨损加剧，锻件质量危害：合金元素烧损，锻模磨损加剧，锻件质量脱碳脱碳：钢件表层中碳被炉气中钢件表层中碳被炉气中O2和和CO2氧化氧化 危害：工件表层危害：工件表层WC ，强度、硬度、耐磨性，强度、硬度、耐磨性过热过热：加热温度过高或高温停留时间过

14、长，造成晶粒粗大加热温度过高或高温停留时间过长，造成晶粒粗大 危害：钢件的强度、塑性、冲击韧性危害：钢件的强度、塑性、冲击韧性 。再次热处理补救再次热处理补救。 过烧过烧：加热温度接近固相线并停留时间过长，奥氏体晶界氧化加热温度接近固相线并停留时间过长，奥氏体晶界氧化 甚至局部熔化。甚至局部熔化。一旦产生，只能报废一旦产生，只能报废。防止：在真防止：在真空或非氧化空或非氧化气氛中加热气氛中加热或涂防氧化或涂防氧化涂料。涂料。原则原则： 始锻温度始锻温度，在不出现过热和过烧前提下，在不出现过热和过烧前提下，尽量提高始锻温度。尽量提高始锻温度。 碳钢的始锻温度应低于固相线碳钢的始锻温度应低于固相线

15、2000C 终锻温度终锻温度：停止锻造的温度。：停止锻造的温度。 终锻温度太高，停锻后晶粒会重新长大，终锻温度太高，停锻后晶粒会重新长大，降低锻件力学性能；降低锻件力学性能； 太低，再结晶较困难，冷变形强化现象严太低，再结晶较困难，冷变形强化现象严重，变形抗力太大，甚至产生锻造裂纹，也易重，变形抗力太大，甚至产生锻造裂纹，也易损坏设备和工具。损坏设备和工具。碳钢在碳钢在800 以上以上。u锻造温度锻造温度 实际生产中，锻工常用观察火色的方法来判断温度，如碳钢在加实际生产中，锻工常用观察火色的方法来判断温度，如碳钢在加热时可呈现出热时可呈现出亮黄色亮黄色、黄色黄色、红色红色、暗红色暗红色、樱桃红

16、色樱桃红色、暗樱桃红色暗樱桃红色，通常呈通常呈亮黄色时开始锻打亮黄色时开始锻打，樱桃红色停止锻打樱桃红色停止锻打。 锻件锻完后冷却过程一定要注意，不能随意冷却。锻件锻完后冷却过程一定要注意，不能随意冷却。低碳钢可以空冷低碳钢可以空冷；中碳钢要坑冷中碳钢要坑冷，用干燥的炉灰、石灰粉将锻件掩埋，使其缓慢降温；，用干燥的炉灰、石灰粉将锻件掩埋，使其缓慢降温；合金钢合金钢锻打后一定要回炉，锻打后一定要回炉，随炉冷却随炉冷却。如果中碳钢和合金钢锻打后不。如果中碳钢和合金钢锻打后不采用缓慢冷却，则无法进行以后的切削加工。采用缓慢冷却，则无法进行以后的切削加工。 一般地，锻件材料中碳及合金元素的含量越高，锻件体积越大、形一般地，锻件材料中碳及合金元素的含量越高，锻件体积越大、形状越复杂，锻完后的冷却要越缓慢状越复杂，锻完后的冷却要越缓慢。3 3、变形速度、变形速度 指金属在锻压加工过程中，单位时间内的相对变形量。指金属在锻压加工过程中，单位时间内的相对变形