锻前加热与冷却.ppt

金属工艺学多媒体课件 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。 ① 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。 ② 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 ③ 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。 稳定过热 or 不稳定过热? 塑性变形的作用 塑性变形可以击碎过热形成的粗大晶粒，并破坏沿晶界析出相的网状分布，从而改善和消除稳定过热。对于没有相变重结晶的金属（高温合金及部分不锈钢、铝合金、铜合金）则不能用热处理的办法消除过热组织，而要依靠较大变形量的锻造来解决。 3.2 金属加热时产生的变化 ④ 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 名称 实 质 危 害 防止（减少）措施 氧化 坯料表面铁元素氧化 烧损材料；降低锻件精度和表面质量；减少模具寿命 在高温区减少加热时间；采用控制 炉气成分的少无氧化加热或电加热等 脱碳 坯料表面碳分氧化 降低锻件表面硬度，表层易产生龟裂 过热 加热温度过高，停留时间长造成晶粒大 锻件力学性能降低，须再经过锻造或热处理才能改善 控制加热温度，减少高温加热时间 过烧 加热温度接近材料熔化温度，造成晶粒界面杂质氧化 坯料一锻即碎，只得报废 裂纹 坯料内外温差太大，组织变化不匀造成材料内应力过大 坯料产生内部裂纹，报废 某些高碳或大型坯料，开始加热时应缓慢升温 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150~250℃。始锻温度随含碳量的增加而降低。 以碳钢为