第3章鍛造的加熱

1、第3章 鍛造的加熱規(guī)范第3章 鍛造的加熱規(guī)范第三章第三章 鍛造的加熱規(guī)范鍛造的加熱規(guī)范鍛前加熱鍛前加熱提高金屬塑性，降低變形抗力，使坯料易提高金屬塑性，降低變形抗力，使坯料易于變形并獲得良好的鍛件。于變形并獲得良好的鍛件。鍛后冷卻和熱處理鍛后冷卻和熱處理 獲得良好的鍛后組織，便于機(jī)械加工。獲得良好的鍛后組織，便于機(jī)械加工。第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.1 一般加熱方法一般加熱方法加熱方法：火焰加熱和電加熱加熱方法：火焰加熱和電加熱1 1、火焰加熱、火焰加熱 利用燃料燃燒時所產(chǎn)生利用燃料燃燒時所產(chǎn)生 的熱量，通過對流、的熱量，通過對流、 輻射加熱坯料。輻射加熱坯料。 燃料來源方便、加熱爐修造容易、燃

2、料來源方便、加熱爐修造容易、 加熱費(fèi)低、適應(yīng)性強(qiáng)。加熱費(fèi)低、適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：勞動條件差，加熱速度慢，缺點(diǎn)：勞動條件差，加熱速度慢， 質(zhì)量低、熱效率低。質(zhì)量低、熱效率低。 應(yīng)用范圍：大、中、小型坯料應(yīng)用范圍：大、中、小型坯料。第3章 鍛造的加熱規(guī)范2 2 電加熱電加熱利用電能轉(zhuǎn)換熱能來加熱坯料。利用電能轉(zhuǎn)換熱能來加熱坯料。 1 1）電阻加熱）電阻加熱電阻加熱與火焰加熱原理相同，根據(jù)電阻加熱與火焰加熱原理相同，根據(jù)發(fā)熱元件的不同分為：發(fā)熱元件的不同分為：電阻爐加熱、電阻爐加熱、 鹽浴爐加熱、接觸電鹽浴爐加熱、接觸電加熱加熱 第3章 鍛造的加熱規(guī)范 電阻爐加熱原理：利用電電阻爐加熱原理：利用電流通過

3、爐內(nèi)的電熱體產(chǎn)生流通過爐內(nèi)的電熱體產(chǎn)生的能量，加熱爐內(nèi)的金屬的能量，加熱爐內(nèi)的金屬坯料。原理如圖坯料。原理如圖3.13.1。 電熱體材料：鐵鉻鋁合金電熱體材料：鐵鉻鋁合金 鎳鉻合金鎳鉻合金 碳化硅元件碳化硅元件 二硅化鉬二硅化鉬 圖圖3.1 電阻爐原理圖電阻爐原理圖1電熱體電熱體 2坯料坯料 3變壓器變壓器第3章 鍛造的加熱規(guī)范鹽浴爐加熱原理：鹽浴爐加熱原理： 電流通過爐內(nèi)電極產(chǎn)生電流通過爐內(nèi)電極產(chǎn)生的熱量把導(dǎo)電介質(zhì)的熱量把導(dǎo)電介質(zhì)鹽熔鹽熔融，通過高溫介質(zhì)的對流與融，通過高溫介質(zhì)的對流與傳導(dǎo)將埋入介質(zhì)中的金屬加傳導(dǎo)將埋入介質(zhì)中的金屬加熱。熱。鹽浴爐的分類：按照熱源的鹽浴爐的分類：按照熱源的位置

4、分外熱式和內(nèi)熱式。位置分外熱式和內(nèi)熱式。鹽浴爐加熱的優(yōu)點(diǎn)：鹽浴爐加熱的優(yōu)點(diǎn)：升溫快、加熱均勻，可升溫快、加熱均勻，可以實(shí)現(xiàn)金屬坯料整體或局部以實(shí)現(xiàn)金屬坯料整體或局部的無氧化加熱。的無氧化加熱。鹽浴爐加熱的缺點(diǎn)：鹽浴爐加熱的缺點(diǎn)：熱效率低、輔助材料消熱效率低、輔助材料消耗大、耗大、 勞動條件差。勞動條件差。 圖圖3.2 電極鹽浴爐原理圖電極鹽浴爐原理圖 1電熱體電熱體 2高溫計(jì)高溫計(jì) 3電極電極 4熔鹽熔鹽 5坯料坯料 6變壓器變壓器第3章 鍛造的加熱規(guī)范接觸電加熱的加熱原理：接觸電加熱的加熱原理： 以低電壓（一般為以低電壓（一般為2 215V15V）大電流直接通過金屬坯料，由坯大電流直接通過金

5、屬坯料，由坯料自身電阻在通過電流時產(chǎn)生的料自身電阻在通過電流時產(chǎn)生的熱量加熱金屬坯料。原理如圖熱量加熱金屬坯料。原理如圖3.33.3。接觸電加熱的優(yōu)點(diǎn)接觸電加熱的優(yōu)點(diǎn): : 速度快、燒損少、加熱范圍不速度快、燒損少、加熱范圍不受限制、熱效率高、耗電少、成受限制、熱效率高、耗電少、成本低、設(shè)備簡單、操作方便、使本低、設(shè)備簡單、操作方便、使用于長坯料的整體或局部加熱的用于長坯料的整體或局部加熱的優(yōu)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)。接觸電加熱的缺點(diǎn)：接觸電加熱的缺點(diǎn)：對坯料的表面粗糙度和形狀對坯料的表面粗糙度和形狀尺寸要求嚴(yán)格。加熱溫度的測量尺寸要求嚴(yán)格。加熱溫度的測量和控制也比較困難。和控制也比較困難。 圖圖3.3 接觸

6、電加熱原理圖接觸電加熱原理圖1變壓器變壓器 2坯料坯料 3觸頭觸頭第3章 鍛造的加熱規(guī)范2）感應(yīng)加熱）感應(yīng)加熱坯料放入通過交變電流坯料放入通過交變電流的螺旋線圈內(nèi)，利用電磁感的螺旋線圈內(nèi)，利用電磁感應(yīng)發(fā)熱直接加熱。應(yīng)發(fā)熱直接加熱。速度快、質(zhì)量好、溫度速度快、質(zhì)量好、溫度易控制、燒損少、易實(shí)現(xiàn)機(jī)易控制、燒損少、易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。適于精密成形的加熱。械化。適于精密成形的加熱。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 投資費(fèi)用高，加熱的坯投資費(fèi)用高，加熱的坯料尺寸范圍窄、電能消耗大。料尺寸范圍窄、電能消耗大。圖圖3.4 感應(yīng)電加熱原理圖感應(yīng)電加熱原理圖1感應(yīng)器感應(yīng)器 2坯料坯料 3電源電源第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.2 少、無氧化火

7、焰加熱少、無氧化火焰加熱3.2.1 3.2.1 少、無氧化加熱少、無氧化加熱減少金屬的氧化燒損（使燒損量小減少金屬的氧化燒損（使燒損量小于于5 5）和脫碳，限制氧化皮厚度在）和脫碳，限制氧化皮厚度在0.050.050.06mm0.06mm以下。以下。提高加熱質(zhì)量，提高鍛件的尺寸精提高加熱質(zhì)量，提高鍛件的尺寸精度和表面質(zhì)量、提高模具壽命。度和表面質(zhì)量、提高模具壽命?？焖偌訜?、少無氧化火焰加熱和介快速加熱、少無氧化火焰加熱和介質(zhì)保護(hù)加熱。質(zhì)保護(hù)加熱。第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.2.2 3.2.2 少、無氧化火焰加熱少、無氧化火焰加熱采用火焰加熱的方法，通過控制燃燒爐氣的性采用火焰加熱的方法，通過控制

8、燃燒爐氣的性質(zhì)，使鋼料加熱且少無氧化。這就稱為少無氧化火質(zhì)，使鋼料加熱且少無氧化。這就稱為少無氧化火焰加熱。焰加熱?；鹧婕訜釙r，主要化學(xué)反應(yīng)為：火焰加熱時，主要化學(xué)反應(yīng)為： Fe+OFe+O2 22FeO2FeO Fe Fe3 3C+OC+O2 2Fe+ COFe+ CO2 2 Fe+ CO Fe+ CO2 2FeO+COFeO+CO Fe Fe3 3C+ COC+ CO2 2Fe+2COFe+2CO Fe+H Fe+H2 2OOFeO+HFeO+H2 2 Fe Fe3 3C+ H2OC+ H2O3Fe+CO+H3Fe+CO+H2 2第3章 鍛造的加熱規(guī)范1 1）反應(yīng)是可逆反應(yīng)，向右：氧化反應(yīng)

9、，向左：）反應(yīng)是可逆反應(yīng)，向右：氧化反應(yīng)，向左： 還原反應(yīng)。還原反應(yīng)。2 2）加熱時，與空氣消耗系數(shù)有關(guān)。）加熱時，與空氣消耗系數(shù)有關(guān)?？諝庀南禂?shù)：又稱空氣過剩系數(shù)，是燃料燃空氣消耗系數(shù)：又稱空氣過剩系數(shù)，是燃料燃 燒實(shí)際供給的空氣量與理論計(jì)算空氣量之比。燒實(shí)際供給的空氣量與理論計(jì)算空氣量之比。3 3）空氣充足時，爐氣呈氧化性，空氣不足時，）空氣充足時，爐氣呈氧化性，空氣不足時，爐氣呈還原性。爐氣呈還原性。4 4）控制反應(yīng)前后的生成物與反應(yīng)物的濃度比。）控制反應(yīng)前后的生成物與反應(yīng)物的濃度比。爐氣和被加熱鋼材的平衡圖如下：爐氣和被加熱鋼材的平衡圖如下：第3章 鍛造的加熱規(guī)范ABAB線：爐氣為氧

10、化性和還原性的分界線。線：爐氣為氧化性和還原性的分界線。鍛造加熱爐（爐溫鍛造加熱爐（爐溫1000100013001300），），降到降到0.50.5或或更低時，才會形成加熱爐正常工作條件的無氧化更低時，才會形成加熱爐正常工作條件的無氧化氣體，這時的爐氣成分應(yīng)保持為氣體，這時的爐氣成分應(yīng)保持為： 84. 022hoh3 . 02COCO第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.3 鋼加熱時的缺陷及防止措鋼加熱時的缺陷及防止措施施氧化、脫碳；過熱、過燒；裂紋、開裂。氧化、脫碳；過熱、過燒；裂紋、開裂。第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.3.1 3.3.1 氧化、脫碳、增碳氧化、脫碳、增碳1 1、氧化、氧化1 1）金屬在高溫

11、加熱時，表層中的離子和爐）金屬在高溫加熱時，表層中的離子和爐內(nèi)的氧化性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使表面內(nèi)的氧化性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使表面生成氧化物，這種現(xiàn)象叫氧化，也叫燒生成氧化物，這種現(xiàn)象叫氧化，也叫燒損。損。2 2）氧化的實(shí)質(zhì)是一種擴(kuò)散過程。）氧化的實(shí)質(zhì)是一種擴(kuò)散過程。第3章 鍛造的加熱規(guī)范3 3）影響氧化的因素）影響氧化的因素 金屬化學(xué)成分金屬化學(xué)成分爐氣成分爐氣成分加熱溫度加熱溫度加熱時間加熱時間4 4）減少或消除加熱時金屬氧化的措施：）減少或消除加熱時金屬氧化的措施： 快速加熱快速加熱 控制加熱爐氣的性質(zhì)控制加熱爐氣的性質(zhì) 爐內(nèi)應(yīng)保持不大的正壓力爐內(nèi)應(yīng)保持不大的正壓力 介質(zhì)保護(hù)加熱介質(zhì)保護(hù)加

12、熱第3章 鍛造的加熱規(guī)范2 脫碳脫碳1 1）坯料在加熱時，其表層的碳和爐氣中的氧化）坯料在加熱時，其表層的碳和爐氣中的氧化性氣體以及某些還原性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造性氣體以及某些還原性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成坯料表層的含碳量減少，這一表層常稱脫碳成坯料表層的含碳量減少，這一表層常稱脫碳層，這種缺陷既為脫碳。層，這種缺陷既為脫碳。2 2）影響脫碳的因素）影響脫碳的因素 爐氣成分爐氣成分 坯料的化學(xué)成分坯料的化學(xué)成分 加熱溫度加熱溫度 加熱時間加熱時間 3 3）防止措施與防氧化的措施相同。）防止措施與防氧化的措施相同。第3章 鍛造的加熱規(guī)范3 增碳增碳由于油和空氣混合得不太好，燃燒由于油和空氣混合得不

13、太好，燃燒不完全，在坯料表面形成還原性的滲碳不完全，在坯料表面形成還原性的滲碳?xì)夥?，因而產(chǎn)生增碳現(xiàn)象。氣氛，因而產(chǎn)生增碳現(xiàn)象。不良影響：鍛件力學(xué)性能變壞，在不良影響：鍛件力學(xué)性能變壞，在機(jī)械加工時易打刀機(jī)械加工時易打刀。第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.3.2 過熱和過燒過熱和過燒1 1、過熱、過熱當(dāng)鋼加熱超過某一溫度時，或在高溫下停留時當(dāng)鋼加熱超過某一溫度時，或在高溫下停留時間過長，會間過長，會 引起奧氏體晶粒迅速長大，這種現(xiàn)象稱引起奧氏體晶粒迅速長大，這種現(xiàn)象稱為過熱。為過熱。 a)a)鍛造變形大時，晶粒粗大組織一般可以消除。鍛造變形大時，晶粒粗大組織一般可以消除。 b)b)鍛造變形小時，終鍛溫度

14、高，鍛后冷卻時出現(xiàn)鍛造變形小時，終鍛溫度高，鍛后冷卻時出現(xiàn)非正常組織。使強(qiáng)度和沖擊韌性降低。非正常組織。使強(qiáng)度和沖擊韌性降低。 c) c)增加生產(chǎn)周期和費(fèi)用。增加生產(chǎn)周期和費(fèi)用。 防止措施：遵守加熱規(guī)范，控制加熱溫度和加防止措施：遵守加熱規(guī)范，控制加熱溫度和加熱時間。避免截?zé)釙r間。避免截 面尺寸相差大的坯料同爐加熱?？孛娉叽缦嗖畲蟮呐髁贤瑺t加熱?？刂茽t氣的氧化性氣體。制爐氣的氧化性氣體。第3章 鍛造的加熱規(guī)范2 過燒過燒當(dāng)坯料加熱超過過熱溫度，并且在此溫度當(dāng)坯料加熱超過過熱溫度，并且在此溫度下停留時間過長，不但引起奧氏體晶粒迅速長下停留時間過長，不但引起奧氏體晶粒迅速長大，而且還有氧化性氣體滲

15、入晶界，這種缺陷大，而且還有氧化性氣體滲入晶界，這種缺陷稱為過燒。稱為過燒。過燒時易形成易熔共晶氧化物，晶界局部過燒時易形成易熔共晶氧化物，晶界局部熔化，使晶粒間結(jié)合完全破壞。熔化，使晶粒間結(jié)合完全破壞。 過燒是加熱的致命缺陷，最后使坯料報(bào)廢。過燒是加熱的致命缺陷，最后使坯料報(bào)廢。如坯料只發(fā)生局部過燒，可將過燒的部分切除。如坯料只發(fā)生局部過燒，可將過燒的部分切除。防止措施：遵守加熱規(guī)范，控制加熱溫度防止措施：遵守加熱規(guī)范，控制加熱溫度以及限制坯料在高溫時的停留時間。以及限制坯料在高溫時的停留時間。第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.3.3 裂紋裂紋如果坯料在加熱過程的某一溫度下，如果坯料在加熱過程的某一

16、溫度下，拉應(yīng)力超過它的強(qiáng)度極限，那么就要產(chǎn)拉應(yīng)力超過它的強(qiáng)度極限，那么就要產(chǎn)生裂紋。生裂紋。產(chǎn)生裂紋的原因：產(chǎn)生裂紋的原因： 溫度應(yīng)力；溫度應(yīng)力； 組織應(yīng)力；組織應(yīng)力； 殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力。第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.4 鍛造溫度范圍的確定鍛造溫度范圍的確定鍛造溫度范圍是指坯料開始鍛造時鍛造溫度范圍是指坯料開始鍛造時的溫度和結(jié)束鍛造時的溫度之間的溫度的溫度和結(jié)束鍛造時的溫度之間的溫度區(qū)間。區(qū)間。確定鍛造溫度范圍的原則：確定鍛造溫度范圍的原則：使金屬具有良好塑性和較低的變形使金屬具有良好塑性和較低的變形抗力；抗力； 保證鍛件質(zhì)量；保證鍛件質(zhì)量；鍛造溫度范圍盡可能寬。鍛造溫度范圍盡可能寬。第3章 鍛

17、造的加熱規(guī)范確定鍛造溫度范圍的方法：確定鍛造溫度范圍的方法：以合金平衡相圖為基礎(chǔ)，參考塑性以合金平衡相圖為基礎(chǔ)，參考塑性圖、抗力圖和再結(jié)晶圖，由塑性、質(zhì)量圖、抗力圖和再結(jié)晶圖，由塑性、質(zhì)量和變形抗力三個方面加以綜合分析。和變形抗力三個方面加以綜合分析。碳鋼鍛造溫度范圍的確定參見下圖碳鋼鍛造溫度范圍的確定參見下圖( (看書看書1010分鐘）：分鐘）：第3章 鍛造的加熱規(guī)范第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.5 鋼的加熱規(guī)范鋼的加熱規(guī)范3.5.1 3.5.1 金屬加熱規(guī)范制定的原則和方法金屬加熱規(guī)范制定的原則和方法1 1）加熱規(guī)范）加熱規(guī)范加熱規(guī)范（加熱制度）：爐溫時加熱規(guī)范（加熱制度）：爐溫時間的變化曲線

18、（有稱加熱曲線）表示加間的變化曲線（有稱加熱曲線）表示加熱規(guī)范。熱規(guī)范。加熱規(guī)范類型：一段、二段、三段、加熱規(guī)范類型：一段、二段、三段、四段、五段。參見下圖：四段、五段。參見下圖：第3章 鍛造的加熱規(guī)范 圖圖3.7 鍛造加熱類型鍛造加熱類型第3章 鍛造的加熱規(guī)范2 2）制定加熱規(guī)范的基本原則）制定加熱規(guī)范的基本原則優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗。優(yōu)質(zhì)、高效、低消耗。3 3）制定加熱規(guī)范的方法）制定加熱規(guī)范的方法加熱規(guī)范的要素：溫度、速度和時間。加熱規(guī)范的要素：溫度、速度和時間。加熱三階段：預(yù)熱、加熱和保溫。加熱三階段：預(yù)熱、加熱和保溫。第3章 鍛造的加熱規(guī)范（1 1）裝料爐溫）裝料爐溫裝料爐溫決于溫度應(yīng)力

19、，與鋼的導(dǎo)裝料爐溫決于溫度應(yīng)力，與鋼的導(dǎo)溫性和坯料的大小有關(guān)。溫性和坯料的大小有關(guān)。導(dǎo)溫性好，尺寸小的鋼材，裝爐溫導(dǎo)溫性好，尺寸小的鋼材，裝爐溫度不受限制。而導(dǎo)溫性差，尺寸大的鋼度不受限制。而導(dǎo)溫性差，尺寸大的鋼材，則應(yīng)規(guī)定裝爐溫度，并在該溫度下材，則應(yīng)規(guī)定裝爐溫度，并在該溫度下保溫一定時間。保溫一定時間。鋼錠加熱的裝爐溫度及保溫時間如鋼錠加熱的裝爐溫度及保溫時間如下圖所示：下圖所示：第3章 鍛造的加熱規(guī)范第3章 鍛造的加熱規(guī)范（2 2）加熱速度）加熱速度加熱速度用單位時間內(nèi)金屬表面溫度升加熱速度用單位時間內(nèi)金屬表面溫度升高的多少（高的多少（/h/h）；或單位時間內(nèi)金屬）；或單位時間內(nèi)金屬截面

20、熱透的數(shù)值截面熱透的數(shù)值 mmmm2 2/min/min來表示。來表示。最大可能的加熱速度最大可能的加熱速度坯料允許的加熱速度坯料允許的加熱速度 vv圓柱體坯料允許加熱速度圓柱體坯料允許加熱速度vv26 . 5ERkv第3章 鍛造的加熱規(guī)范加熱導(dǎo)熱性好的坯料時，用最大的加熱導(dǎo)熱性好的坯料時，用最大的加熱速度加熱。加熱速度加熱。 加熱導(dǎo)熱性差的坯料時，在低溫階加熱導(dǎo)熱性差的坯料時，在低溫階段，以坯料允許的加熱速度加熱，升到段，以坯料允許的加熱速度加熱，升到高溫后，按最大加熱速度加熱。高溫后，按最大加熱速度加熱。第3章 鍛造的加熱規(guī)范（3 3）保溫時間）保溫時間保溫目的保溫目的（1 1）裝爐溫度下

21、的保溫：防止金屬在溫度應(yīng)力作裝爐溫度下的保溫：防止金屬在溫度應(yīng)力作用下破壞。特別是鋼在用下破壞。特別是鋼在200200400 400 可能因藍(lán)脆可能因藍(lán)脆而發(fā)生破壞。而發(fā)生破壞。（2 2）700700850 850 的保溫：減少前段加熱后鋼料的保溫：減少前段加熱后鋼料截面上的溫差，從而減少鋼料截面內(nèi)的溫度應(yīng)截面上的溫差，從而減少鋼料截面內(nèi)的溫度應(yīng)力和使鍛造溫度下的保溫時間不至過長。力和使鍛造溫度下的保溫時間不至過長。（3 3）鍛造溫度下的保溫：除減少鋼料的截面溫差）鍛造溫度下的保溫：除減少鋼料的截面溫差使溫度均勻外，還借助擴(kuò)散作用，使組織均勻使溫度均勻外，還借助擴(kuò)散作用，使組織均勻化?；?。第3

22、章 鍛造的加熱規(guī)范3 3、終鍛溫度下的保溫時間：最小保溫時、終鍛溫度下的保溫時間：最小保溫時間和最大保溫時間間和最大保溫時間最小保溫時間是指能夠使鋼料溫差達(dá)到最小保溫時間是指能夠使鋼料溫差達(dá)到規(guī)定的均勻程度所需的最短時間，可參規(guī)定的均勻程度所需的最短時間，可參考圖考圖3.93.9和和3.103.10。最大保溫時間是不產(chǎn)生過熱、過燒缺陷最大保溫時間是不產(chǎn)生過熱、過燒缺陷的最大允許保溫時間的最大允許保溫時間 。第3章 鍛造的加熱規(guī)范第3章 鍛造的加熱規(guī)范（4 4）加熱時間）加熱時間加熱時間為加熱各個階段保溫時間和升溫加熱時間為加熱各個階段保溫時間和升溫時間的總和。時間的總和。兩種確定加熱時間的方法

23、：兩種確定加熱時間的方法：1 1）鋼錠（或大型鋼坯）的加熱時間）鋼錠（或大型鋼坯）的加熱時間 冷鋼錠（或鋼坯）在室式爐中加熱到冷鋼錠（或鋼坯）在室式爐中加熱到12001200所需要的加熱時間可按下式計(jì)算：所需要的加熱時間可按下式計(jì)算： DDakt1第3章 鍛造的加熱規(guī)范2 2）鋼材（或中小型鋼坯）的加熱時間）鋼材（或中小型鋼坯）的加熱時間 在連續(xù)爐或半連續(xù)爐中加熱時間在連續(xù)爐或半連續(xù)爐中加熱時間t t可按可按下式確定：下式確定：采用室式爐加熱時，加熱時間的確定采用室式爐加熱時，加熱時間的確定方法如下：方法如下：對于直徑小于對于直徑小于200mm200mm的鋼坯，碳素鋼的鋼坯，碳素鋼在室式爐中單

24、個放置時的加熱時間如下圖在室式爐中單個放置時的加熱時間如下圖所示：所示：Dat0第3章 鍛造的加熱規(guī)范第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.5.23.5.2鋼錠、鋼材與中小鋼坯的加熱規(guī)范鋼錠、鋼材與中小鋼坯的加熱規(guī)范1 1）鋼錠的加熱規(guī)范）鋼錠的加熱規(guī)范大型鋼錠：多段加熱規(guī)范大型鋼錠：多段加熱規(guī)范小型碳素鋼和低合金鋼錠：一段快速小型碳素鋼和低合金鋼錠：一段快速加熱規(guī)范加熱規(guī)范高合金鋼小錠：多段加熱規(guī)范高合金鋼小錠：多段加熱規(guī)范熱錠：以最大的加熱速度進(jìn)行加熱。熱錠：以最大的加熱速度進(jìn)行加熱。第3章 鍛造的加熱規(guī)范2 2）鋼材與小鋼坯的加熱規(guī)范：）鋼材與小鋼坯的加熱規(guī)范： 直徑小于直徑小于150 150 20

25、0mm200mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼材的碳素結(jié)構(gòu)鋼材和直徑小于和直徑小于100mm100mm的合金結(jié)構(gòu)鋼材，采的合金結(jié)構(gòu)鋼材，采用一段加熱規(guī)范。用一段加熱規(guī)范。 直徑為直徑為200200350mm350mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼坯的碳素結(jié)構(gòu)鋼坯（含碳量大于（含碳量大于0.450.450.50%0.50%）和合金結(jié)）和合金結(jié)構(gòu)鋼坯，采用三段加熱規(guī)范。構(gòu)鋼坯，采用三段加熱規(guī)范。 對于導(dǎo)溫性差、熱敏感性強(qiáng)的高合金鋼對于導(dǎo)溫性差、熱敏感性強(qiáng)的高合金鋼坯（如高鉻鋼、高速鋼），則需采取低坯（如高鉻鋼、高速鋼），則需采取低溫裝爐，裝爐溫度為溫裝爐，裝爐溫度為4004006506500 0C C。第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.6鋼

26、鍛后的冷卻鋼鍛后的冷卻金屬的鍛后冷卻：終鍛溫度金屬的鍛后冷卻：終鍛溫度室溫室溫 3.6.13.6.1鍛件冷卻時常見缺陷鍛件冷卻時常見缺陷1 1）裂紋：）裂紋：鍛件在冷卻過程中，由于溫度應(yīng)力、鍛件在冷卻過程中，由于溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力以及殘余應(yīng)力之和超過材料組織應(yīng)力以及殘余應(yīng)力之和超過材料的強(qiáng)度極限而形成裂紋。的強(qiáng)度極限而形成裂紋。第3章 鍛造的加熱規(guī)范（1 1）溫度應(yīng)力）溫度應(yīng)力 初期：表層受拉應(yīng)力、心部受壓應(yīng)力。初期：表層受拉應(yīng)力、心部受壓應(yīng)力。 冷卻后期：心部受拉應(yīng)力，表層受壓應(yīng)冷卻后期：心部受拉應(yīng)力，表層受壓應(yīng)力。力。鍛件冷卻過程中軸向溫度應(yīng)力變化和分鍛件冷卻過程中軸向溫度應(yīng)力變化和分布示

27、意圖如下。布示意圖如下。第3章 鍛造的加熱規(guī)范 圖圖3.123.12鍛件冷卻過程中軸向溫度應(yīng)力變化和分布示意圖鍛件冷卻過程中軸向溫度應(yīng)力變化和分布示意圖 a) 軟鋼鍛件 b)硬鋼鍛件 1-表面應(yīng)力 2-心部應(yīng)力第3章 鍛造的加熱規(guī)范（2 2）組織應(yīng)力）組織應(yīng)力由于相變前后組織的比容不同而產(chǎn)生。由于相變前后組織的比容不同而產(chǎn)生。 冷卻時的組織應(yīng)力：三向應(yīng)力狀態(tài)，冷卻時的組織應(yīng)力：三向應(yīng)力狀態(tài)，且切向應(yīng)力最大，這就是有時引起表面且切向應(yīng)力最大，這就是有時引起表面縱裂的原因之一?？v裂的原因之一。第3章 鍛造的加熱規(guī)范（3 3）殘余應(yīng)力）殘余應(yīng)力 2 2）網(wǎng)狀碳化物）網(wǎng)狀碳化物 過共析鋼、軸承鋼、奧氏

28、體不銹鋼在鍛后冷卻過共析鋼、軸承鋼、奧氏體不銹鋼在鍛后冷卻時易產(chǎn)生網(wǎng)狀碳化物。時易產(chǎn)生網(wǎng)狀碳化物。3 3）白點(diǎn)）白點(diǎn) 白點(diǎn)是一種內(nèi)部缺陷。白點(diǎn)是在鋼的縱向呈圓白點(diǎn)是一種內(nèi)部缺陷。白點(diǎn)是在鋼的縱向呈圓形或橢形的銀白色斑點(diǎn)，合金鋼白點(diǎn)的色澤光亮，形或橢形的銀白色斑點(diǎn)，合金鋼白點(diǎn)的色澤光亮，碳素鋼白點(diǎn)較暗。白點(diǎn)橫向呈細(xì)小的裂紋。碳素鋼白點(diǎn)較暗。白點(diǎn)橫向呈細(xì)小的裂紋。 白點(diǎn)呈純脆性白點(diǎn)呈純脆性。第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.6.2 鍛件的冷卻規(guī)范鍛件的冷卻規(guī)范1 1空冷空冷 ：在空氣中冷卻，速度較快。：在空氣中冷卻，速度較快。2 2坑（箱）冷：鍛件鍛后放到地坑坑（箱）冷：鍛件鍛后放到地坑或鐵箱中封閉冷卻，

29、或埋入坑中砂或鐵箱中封閉冷卻，或埋入坑中砂子、石灰或爐渣內(nèi)冷卻。子、石灰或爐渣內(nèi)冷卻。 3 3爐冷：鍛件鍛后直接裝入爐中按爐冷：鍛件鍛后直接裝入爐中按一定的冷卻規(guī)范緩慢冷卻。一定的冷卻規(guī)范緩慢冷卻。第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.7 中小鋼鍛件的熱處理中小鋼鍛件的熱處理3.7.13.7.1退火退火退火是將鋼加熱到一定的溫度，保溫退火是將鋼加熱到一定的溫度，保溫一定的時間后緩慢冷卻下來的熱處理工藝方一定的時間后緩慢冷卻下來的熱處理工藝方法。法。退火的主要目的有：退火的主要目的有：1 1）降低硬度，改善切削加工性。）降低硬度，改善切削加工性。2 2）細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能。）細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能。第3

30、章 鍛造的加熱規(guī)范3 3）消除內(nèi)應(yīng)力，防止鍛件變形或開）消除內(nèi)應(yīng)力，防止鍛件變形或開裂，穩(wěn)定工件尺寸，減裂，穩(wěn)定工件尺寸，減 少淬火時變形或少淬火時變形或開裂的傾向。開裂的傾向。4 4）提高塑性、便于冷加工。）提高塑性、便于冷加工。 中小鍛件常用的退火有完全退火（通中小鍛件常用的退火有完全退火（通常稱退火）和球火退火（不完全退火）常稱退火）和球火退火（不完全退火）兩種。兩種。第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.7.2 3.7.2 正火正火正火是將亞共析鋼加熱到正火是將亞共析鋼加熱到AcAc3 3+(30+(3050)50)、過共析鋼加熱到、過共析鋼加熱到AcAccmcm+(30+(3050),50),保

31、溫一定時間后在空氣中冷卻的保溫一定時間后在空氣中冷卻的熱處理工藝方法。熱處理工藝方法。正火的主要應(yīng)用有：正火的主要應(yīng)用有：1 1）作為普通結(jié)構(gòu)鋼鍛件最終熱處理，）作為普通結(jié)構(gòu)鋼鍛件最終熱處理，可細(xì)化晶粒、提高力學(xué)性能?？杉?xì)化晶粒、提高力學(xué)性能。第3章 鍛造的加熱規(guī)范2 2）作為低中碳結(jié)構(gòu)鋼的預(yù)熱處理，可獲得合適）作為低中碳結(jié)構(gòu)鋼的預(yù)熱處理，可獲得合適的硬度，有利于切削加工。的硬度，有利于切削加工。3 3）可以抑制或消除過共析鋼網(wǎng)狀二次滲碳體的）可以抑制或消除過共析鋼網(wǎng)狀二次滲碳體的形成。形成。正火比退火生產(chǎn)周期短，節(jié)省能源，所以正火比退火生產(chǎn)周期短，節(jié)省能源，所以低碳鋼多采用正火而不采用退火。

32、低碳鋼多采用正火而不采用退火。正火后鍛件硬度較高，為了降低硬度還應(yīng)正火后鍛件硬度較高，為了降低硬度還應(yīng)進(jìn)行高溫回火進(jìn)行高溫回火 。各種鍛件熱處理加熱溫度范圍示意圖如下：各種鍛件熱處理加熱溫度范圍示意圖如下：第3章 鍛造的加熱規(guī)范圖圖3.12 各種鍛件熱處理加熱溫度范圍示意圖各種鍛件熱處理加熱溫度范圍示意圖第3章 鍛造的加熱規(guī)范3.7.33.7.3淬火、回火、調(diào)質(zhì)淬火、回火、調(diào)質(zhì)淬火是將鍛件加熱到淬火是將鍛件加熱到AcAc3 3+(30+(3050)50)（亞共析鋼）或（亞共析鋼）或AcAc1 1AcmAcm之間之間（過共析鋼），經(jīng)保溫后進(jìn)行急冷。（過共析鋼），經(jīng)保溫后進(jìn)行急冷。 回火是將鍛件加

33、熱到回火是將鍛件加熱到AcAc1 1以下某一溫以下某一溫度，保溫一定時間，然后空冷或快冷。度，保溫一定時間，然后空冷或快冷。第3章 鍛造的加熱規(guī)范中碳鋼或中碳低合金鋼的調(diào)質(zhì)處理：中碳鋼或中碳低合金鋼的調(diào)質(zhì)處理：淬火高溫回火。淬火高溫回火。調(diào)質(zhì)處理主要用于各種重要的調(diào)質(zhì)處理主要用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是在交變載荷下工結(jié)構(gòu)零件，特別是在交變載荷下工作的連桿、連接螺栓、齒輪及曲軸作的連桿、連接螺栓、齒輪及曲軸等等。第3章 鍛造的加熱規(guī)范含碳量小于含碳量小于0.250.25的低碳鋼鍛件，可的低碳鋼鍛件，可采用淬火、回火處理。采用淬火、回火處理。 含碳量小于含碳量小于0.150.15的低碳鋼鍛件，的低碳鋼鍛件，可只進(jìn)行淬火。可只進(jìn)行淬火。 含碳量為含碳量為0.150.150.250.25的低碳鋼鍛的低碳鋼鍛