相,鍛造,熱處理、力學(xué)、不銹鋼知識(shí)

1、鐵碳相圖鐵碳相圖 iron-carbon diagramiron-carbon diagram主要的內(nèi)容主要的內(nèi)容1.1.鐵碳合金狀態(tài)圖鐵碳合金狀態(tài)圖 2.2.鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程和組織變化鐵碳合金的結(jié)晶過(guò)程和組織變化3.3.鐵碳合金的成分、組織與性能間的關(guān)系鐵碳合金的成分、組織與性能間的關(guān)系FeFeC C合金概述合金概述 鋼鋼( (Steels)Steels)和鑄鐵和鑄鐵( (Cast irons)Cast irons)是現(xiàn)代機(jī)械制造工是現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中應(yīng)用最廣的金屬材料，雖然種類很多，成分不一，業(yè)中應(yīng)用最廣的金屬材料，雖然種類很多，成分不一，其基本組成都是鐵其基本組成都是鐵( (Fe)Fe

2、)和碳和碳( (C)C)兩種元素，故統(tǒng)稱為兩種元素，故統(tǒng)稱為鐵碳鐵碳合金合金（alloys of the ironalloys of the ironcarbon systemcarbon system）。 鐵碳相圖鐵碳相圖( (iron-carbon diagram)iron-carbon diagram)描述了鋼鐵材料的描述了鋼鐵材料的成分、溫度與組織（相）之間的關(guān)系，是了解鋼鐵材料成分、溫度與組織（相）之間的關(guān)系，是了解鋼鐵材料的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。FeFeC C合金概述合金概述 在鐵碳合金中，在鐵碳合金中，F(xiàn)eFe與與C C可以形成一系列化合物：可以形成一系列化合物：Fe3CFe3C、FeF

3、e2 2C C、FeCFeC。所以，所以，F(xiàn)e-CFe-C相圖可以劃分成相圖可以劃分成Fe-FeFe-Fe3 3C, C, FeFe3 3C-FeC-Fe2 2C, FeC, Fe2 2C-C-FeCFeC和和FeCFeC-C-C四個(gè)部分。由于化合物是四個(gè)部分。由于化合物是硬脆相，后面三部分相圖實(shí)際上沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值（工業(yè)硬脆相，后面三部分相圖實(shí)際上沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值（工業(yè)上使用的鐵碳合金含碳量不超過(guò)上使用的鐵碳合金含碳量不超過(guò)5 5），因此，），因此，通常所通常所說(shuō)的鐵碳相圖就是說(shuō)的鐵碳相圖就是Fe-FeFe-Fe3 3C C部分部分。 Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖相圖1.Fe1.FeC C合

4、金中的組元合金中的組元 鐵碳合金中組元：鐵碳合金中組元：純鐵純鐵( (Fe)Fe) 滲碳體（滲碳體（FeFe3 3C C） (1) (1) 純鐵（純鐵（FeFe） 純鐵（純鐵（pure ironpure iron） 純 鐵 固 態(tài) 下 具 有純 鐵 固 態(tài) 下 具 有 同 素 異 構(gòu) 轉(zhuǎn) 變同 素 異 構(gòu) 轉(zhuǎn) 變（allotropic transformationallotropic transformation） 純鐵具有磁性轉(zhuǎn)變純鐵具有磁性轉(zhuǎn)變（770770磁性轉(zhuǎn)變、磁性轉(zhuǎn)變、magnetic transformationmagnetic transformation）。純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

5、純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變純鐵的冷卻曲線及晶體結(jié)構(gòu)變化純鐵的冷卻曲線及晶體結(jié)構(gòu)變化概念 鐵素體：碳在a-Fe（體心立方結(jié)構(gòu)的鐵）中的間隙固溶體。 奧氏體：碳在 -Fe（面心立方結(jié)構(gòu)的鐵）中的間隙固溶體。 滲碳體：碳和鐵形成的穩(wěn)定化合物（Fe3c）。 珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%） 萊氏體：滲碳體和奧氏體組成的機(jī)械混合物（含碳4.3%）(2) (2) 滲碳體滲碳體( (Fe3C)Fe3C)A A 滲碳體（滲碳體（cementitecementite）是是FeFeC C合金中碳以合金中碳以化合物化合物( (FeFe3 3C)C)形式出現(xiàn)的。形式出現(xiàn)的。 Fe3CFe3

6、C在在230230以下具有鐵磁性，常用以下具有鐵磁性，常用A0A0表表示這個(gè)臨界點(diǎn)。示這個(gè)臨界點(diǎn)。 Fe3C Fe3C在鋼和鑄鐵中呈現(xiàn)片狀，粒狀，網(wǎng)在鋼和鑄鐵中呈現(xiàn)片狀，粒狀，網(wǎng)狀和板條狀。狀和板條狀。2. 2. FeFeC C合金中的基本相合金中的基本相 在在FeFeFe3CFe3C相圖中，相圖中，F(xiàn)eFeC C合金在不同條件合金在不同條件( (成分，溫度成分，溫度) )下，可有下，可有五（六）個(gè)基本相：五（六）個(gè)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與與C C在高溫下形成的液體溶液。在

7、高溫下形成的液體溶液。( (ABCDABCD線線以上以上) ) （2 2）相相 高溫鐵素體（高溫鐵素體（high temperature high temperature ferriteferrite） FeFeC C合金中的基本相合金中的基本相 （3 3） 奧氏體（奧氏體（austeniteaustenite） 奧氏體奧氏體( (或或A)A)是是C C溶解于溶解于FeFe形成的間形成的間隙固溶體稱為隙固溶體稱為奧氏體（奧氏體（austeniteaustenite）。FeFeC C合金中的基本相合金中的基本相 （4 4）鐵素體（）鐵素體（ferriteferrite） 鐵素體（鐵素體（或或F

8、F）是是C C溶于溶于FeFe形成的形成的間隙固溶體稱為間隙固溶體稱為鐵素體鐵素體（ferriteferrite）。（5 5）滲碳體）滲碳體（cementitecementite） 前面已討論過(guò)前面已討論過(guò) （6 6） 石墨（石墨（C C） 在一些條件下，碳可以以游離態(tài)在一些條件下，碳可以以游離態(tài)石墨石墨（graphitegraphite） ( (hcphcp) )穩(wěn)定相存在。所以石墨穩(wěn)定相存在。所以石墨在于在于FeFeC C合金鑄鐵中也是一個(gè)基本相。合金鑄鐵中也是一個(gè)基本相。3. 3. FeFeFe3CFe3C相圖分析相圖分析 如圖為如圖為FeFeFe3CFe3C相圖相圖全貌。根據(jù)分析圍繞三

9、條全貌。根據(jù)分析圍繞三條水平線可把水平線可把FeFeFe3CFe3C相圖相圖分解為三個(gè)部分考慮：左分解為三個(gè)部分考慮：左上角的包晶部分，右邊的上角的包晶部分，右邊的共晶部分，左下角的共析共晶部分，左下角的共析部分。部分。 分析點(diǎn)、線、區(qū)特分析點(diǎn)、線、區(qū)特別是重要的點(diǎn)、三條水平別是重要的點(diǎn)、三條水平恒溫轉(zhuǎn)變線恒溫轉(zhuǎn)變線 、重要的相、重要的相界線界線 （1 1）FeFeFe3CFe3C相圖的點(diǎn)相圖的點(diǎn)FeFeFe3CFe3C相圖相圖中相圖相圖中的各特性點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的的各特性點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度、成分和意義如溫度、成分和意義如下表：下表： A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G、H H、J J

10、、K K、N N、P P、S S、Q Q各點(diǎn)（表各點(diǎn)（表2-12-1） （2 2）FeFeFe3CFe3C相圖的線相圖的線 。A.A.三條水平線三條水平線 HJB-HJB-包晶轉(zhuǎn)變線：包晶轉(zhuǎn)變線：（14591459）L L0.530.53+0.09 0.09 0.170.17 （L LB B+ +H H J J）轉(zhuǎn) 變 產(chǎn) 物 為 奧 氏 體轉(zhuǎn) 變 產(chǎn) 物 為 奧 氏 體( (austenitaustenit) ) 強(qiáng)度低，塑性好強(qiáng)度低，塑性好A.A.三條水平線三條水平線 ECF-ECF-共晶轉(zhuǎn)變線：共晶轉(zhuǎn)變線：（11481148）， L L4.34.3 2.112.11+ Fe+ Fe3 3

11、C C（L LC C E E+ + FeFe3 3C C）轉(zhuǎn) 變 產(chǎn) 物 為轉(zhuǎn) 變 產(chǎn) 物 為 萊 氏 體萊 氏 體（ledeburiteledeburite），），用用LdLd表示。表示。 硬、脆、無(wú)法加工硬、脆、無(wú)法加工 A.A.三條水平線三條水平線 PSK-PSK-共析轉(zhuǎn)變線共析轉(zhuǎn)變線( (A A1 1線線):):（727727）0.77 0.77 0.0218 0.0218 + Fe+ Fe3 3C C （S S P P+ + FeFe3 3C C）轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為轉(zhuǎn)變產(chǎn)物為和和FeFe3 3C C組成的組成的機(jī)械混合物稱為機(jī)械混合物稱為珠光體珠光體（pearlitepearlite），），

12、用用P P表示。表示。 塑性、韌性、硬度介于塑性、韌性、硬度介于和和Fe3CFe3C之間。之間。 B. B. 兩條磁性轉(zhuǎn)變線兩條磁性轉(zhuǎn)變線 A A0 0線線( (虛線虛線) :) :滲碳體的磁性轉(zhuǎn)變線，滲碳體的磁性轉(zhuǎn)變線，230230以上無(wú)磁性，以上無(wú)磁性，230230以下鐵磁性。以下鐵磁性。 MO(AMO(A2 2線）：線）： 鐵素體的磁性轉(zhuǎn)變線。鐵素體的磁性轉(zhuǎn)變線。770770以上無(wú)磁性，以上無(wú)磁性，770770以下鐵磁體。以下鐵磁體。A A2 2溫度溫度又稱居里點(diǎn)。又稱居里點(diǎn)。 A0、A1、A2、A3、Acm線溫度依次升高。C. C. 幾條重要的相界線幾條重要的相界線( (固態(tài)轉(zhuǎn)變線固態(tài)

13、轉(zhuǎn)變線) ) GSGS線線( (A3A3 線線) )：冷卻時(shí)從冷卻時(shí)從中開(kāi)始析出或中開(kāi)始析出或加熱時(shí)加熱時(shí)全部溶入全部溶入中的中的轉(zhuǎn)變線轉(zhuǎn)變線. . ES ES線線( (AcmAcm線線) )：碳在碳在中的溶解度曲線。中的溶解度曲線。冷卻時(shí)從冷卻時(shí)從中開(kāi)始析出中開(kāi)始析出FeFe3 3C C或加熱時(shí)或加熱時(shí)FeFe3 3C C全部全部溶入溶入中的轉(zhuǎn)變線中的轉(zhuǎn)變線. .C. C. 幾條重要的相界線幾條重要的相界線( (固態(tài)轉(zhuǎn)變線固態(tài)轉(zhuǎn)變線) ) PQPQ線：線：碳在碳在中的溶解度中的溶解度線線. .。冷卻時(shí)從。冷卻時(shí)從中中開(kāi)始析出開(kāi)始析出FeFe3 3C C或加或加熱時(shí)熱時(shí)FeFe3 3C C全部

14、溶入全部溶入中的轉(zhuǎn)變線中的轉(zhuǎn)變線. .（3 3）FeFeFe3CFe3C相圖中的區(qū)相圖中的區(qū) FeFeFe3CFe3C相圖中的區(qū)：相圖中的區(qū)： 5 5個(gè)單相區(qū)個(gè)單相區(qū)：L L、Fe3CFe3C 7 7個(gè)兩相區(qū)個(gè)兩相區(qū)：L+L+、L+L+、L+Fe3CL+Fe3C、+、+Fe3C+Fe3C、+、+ Fe3C+ Fe3C 3 3個(gè)三相共存區(qū)個(gè)三相共存區(qū)： L+ Fe3C L+ Fe3C（ECFECF線）、線）、L+L+（HJBHJB線線）、）、+ Fe3C+ Fe3C（PSKPSK線）線） 4. 4. FeFeC C合金分類合金分類 FeFe、C C合金通常按其含碳量合金通常按其含碳量( (WcW

15、c) )及其室溫平及其室溫平衡組織分為三大類：衡組織分為三大類：工業(yè)純鐵（工業(yè)純鐵（pure ironpure iron）、）、碳鋼（碳鋼（carbon carbon steelsteel）、）、鑄鐵（鑄鐵（cast ironcast iron）。根據(jù)碳鋼和鑄鐵根據(jù)碳鋼和鑄鐵的相變、組織特征可把二者細(xì)分。即：的相變、組織特征可把二者細(xì)分。即： （1 1）工業(yè)純鐵）工業(yè)純鐵：( (WcWc0.0218%)0.0218%)顯微組織為固顯微組織為固溶體溶體。 （2 2）鋼）鋼 鋼鋼（steelsteel）是含碳量在是含碳量在( (WcWc=0.0218=0.02182.11%)2.11%)之間的之間

16、的FeFe、C C合金。合金。其特點(diǎn)是：其特點(diǎn)是： 高溫組織為單相的高溫組織為單相的，具有很好的塑性。因而具有很好的塑性。因而可以進(jìn)行鍛造、軋制等壓力加工。根據(jù)其室溫可以進(jìn)行鍛造、軋制等壓力加工。根據(jù)其室溫組織的不同，組織的不同，碳鋼（碳鋼（carbon steelcarbon steel）又可分為：又可分為： 共析鋼（共析鋼（eutectoid steeleutectoid steel）：）：WcWc=0.77%=0.77% 亞共析鋼（亞共析鋼（hypoeutectoidhypoeutectoid steel steel）：）：WcWc=0.0218=0.02180.77%0.77% 過(guò)共析

17、鋼（過(guò)共析鋼（hypereutectoid steelhypereutectoid steel）：）：WcWc=0.77=0.772.11% 2.11% （3 3）白口鑄鐵）白口鑄鐵 白口鑄鐵（白口鑄鐵（white cast ironwhite cast iron）是含碳量在是含碳量在WcWc=2.11=2.116.69%6.69%之間的之間的FeFe、C C合金。其特點(diǎn)液態(tài)合合金。其特點(diǎn)液態(tài)合金結(jié)晶時(shí)都發(fā)生共晶反應(yīng)，液態(tài)時(shí)有良好的流動(dòng)金結(jié)晶時(shí)都發(fā)生共晶反應(yīng)，液態(tài)時(shí)有良好的流動(dòng)性，因而鑄鐵都具有良好的鑄造性能。但因共晶性，因而鑄鐵都具有良好的鑄造性能。但因共晶產(chǎn)物是以產(chǎn)物是以Fe3CFe3C為

18、基的萊氏體組織，所以性能硬、為基的萊氏體組織，所以性能硬、脆，不能鍛造。其斷口呈銀白色，故稱為白口鑄脆，不能鍛造。其斷口呈銀白色，故稱為白口鑄鐵。鐵。 上述上述WcWc=2.11%=2.11%具有重要的意義，它是鋼和鑄鐵具有重要的意義，它是鋼和鑄鐵( (生生鐵鐵) )的理論分界線。的理論分界線。WcWc對(duì)鐵碳合金機(jī)械性能的影響對(duì)鐵碳合金機(jī)械性能的影響 F F為軟韌相，為軟韌相，F(xiàn)e3CFe3C為硬脆相，故為硬脆相，故Fe-CFe-C合金的力學(xué)性能取決于合金的力學(xué)性能取決于和和Fe3CFe3C兩相的兩相的相對(duì)量相對(duì)量及它們的及它們的相互分布特征相互分布特征。 硬度（硬度（HBHB） 延伸率延伸率

19、（塑性、韌性（塑性、韌性） 強(qiáng)度（強(qiáng)度（MpaMpa）鐵素體鐵素體 50-80 3050-80 30-50-50 180-230180-230滲碳體滲碳體 800 0 800 0 3030珠光體珠光體 180 180 2020-35-35 770 770WcWc對(duì)鐵碳合金工藝性能的影響對(duì)鐵碳合金工藝性能的影響切削加工性：切削加工性：可鍛性：金屬經(jīng)受壓力加工改變形狀但不產(chǎn)生裂可鍛性：金屬經(jīng)受壓力加工改變形狀但不產(chǎn)生裂 紋的性能紋的性能。鐵碳相圖的應(yīng)用鐵碳相圖的應(yīng)用 在生產(chǎn)中具有很大的實(shí)際意義，主要應(yīng)用在鋼鐵材料的在生產(chǎn)中具有很大的實(shí)際意義，主要應(yīng)用在鋼鐵材料的選用和加工工藝的制訂兩個(gè)方面。選用和

20、加工工藝的制訂兩個(gè)方面。（1 1）在選材方面）在選材方面（2 2）在鑄造工藝方面）在鑄造工藝方面（3 3）在熱鍛熱軋工藝方面）在熱鍛熱軋工藝方面（4 4）在熱處理工藝方面）在熱處理工藝方面 鍛壓常識(shí)及相關(guān)知識(shí) 主要涉及的內(nèi)容主要涉及的內(nèi)容 緒論緒論 鍛造用原材料鍛造用原材料 鍛造的熱規(guī)范鍛造的熱規(guī)范 自由鍛主要工序分析自由鍛主要工序分析 鍛后熱處理鍛后熱處理 性能熱處理性能熱處理 金屬材料的機(jī)械性能金屬材料的機(jī)械性能 緒論緒論 鍛造工藝學(xué)及其性質(zhì)鍛造工藝學(xué)及其性質(zhì) 鍛造生產(chǎn)的特點(diǎn)及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用鍛造生產(chǎn)的特點(diǎn)及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用 我國(guó)鍛造生產(chǎn)的歷史，現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)鍛造生產(chǎn)的歷史，現(xiàn)

21、狀及發(fā)展趨勢(shì) 鍛造生產(chǎn)方法的分類鍛造生產(chǎn)方法的分類一、一、鍛造工藝學(xué)及其性質(zhì)鍛造工藝學(xué)及其性質(zhì) 鍛造是利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，鍛造是利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，以獲得具有一定機(jī)械性使其產(chǎn)生塑性變形，以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。 鍛造和沖壓同屬塑性加工性質(zhì)，統(tǒng)稱鍛壓鍛造和沖壓同屬塑性加工性質(zhì)，統(tǒng)稱鍛壓鍛造生產(chǎn)的特點(diǎn)及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用鍛造生產(chǎn)的特點(diǎn)及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用 特點(diǎn)特點(diǎn) 地位地位大型鍛件主要應(yīng)用于以下方面大型鍛件主要應(yīng)用于以下方面1、軋鋼設(shè)備軋鋼設(shè)備2、鍛壓設(shè)備鍛壓設(shè)備3、礦山設(shè)備礦山設(shè)備4

22、、火力發(fā)電設(shè)備火力發(fā)電設(shè)備5、水力發(fā)電設(shè)備水力發(fā)電設(shè)備6、核能發(fā)電設(shè)備核能發(fā)電設(shè)備7、石油、化工設(shè)備石油、化工設(shè)備8、船舶制造工業(yè)船舶制造工業(yè)9、軍工產(chǎn)品制造軍工產(chǎn)品制造：實(shí)例（核反應(yīng)堆中主要鍛件實(shí)例（核反應(yīng)堆中主要鍛件M140M140） Closure head(monobloc)Vessel flangeInlet(outlet) nozzleNozzle shellCore shellTransition ringLower dome實(shí)例實(shí)例 Elliptical head Upper shell (、 ) Conical shell Intermediate shell (lower)

23、 (、) Tube sheet Primary head (channel head)實(shí)例實(shí)例 Upper head Core shell Lower head我國(guó)鍛造生產(chǎn)的歷史，現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)鍛造生產(chǎn)的歷史，現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 歷史 現(xiàn)狀 趨勢(shì)鍛造生產(chǎn)方法的分類鍛造生產(chǎn)方法的分類 按所用工具不同，鍛造可以分為自由鍛和模按所用工具不同，鍛造可以分為自由鍛和模鍛兩大類鍛兩大類 按坯料在加工時(shí)的溫度可分為冷鍛和熱鍛。按坯料在加工時(shí)的溫度可分為冷鍛和熱鍛。第二、鍛造用原材料第二、鍛造用原材料 金屬材料金屬材料 按加工狀態(tài)按加工狀態(tài) 鍛造用鋼錠鍛造用鋼錠 鋼錠及其冶煉鋼錠及其冶煉 鋼錠的結(jié)構(gòu)鋼錠的結(jié)構(gòu)

24、 鋼錠的內(nèi)部缺陷鋼錠的內(nèi)部缺陷 實(shí)例（接管段煉鋼的簡(jiǎn)要流程）實(shí)例（接管段煉鋼的簡(jiǎn)要流程） 鋼錠及其冶煉鋼錠及其冶煉 冶煉工藝的主要任務(wù)冶煉工藝的主要任務(wù) 冶煉工藝的主要方法冶煉工藝的主要方法鋼錠的結(jié)構(gòu)鋼錠的結(jié)構(gòu) 鋼錠是由冒口、錠 身、底部組成 鋼錠的內(nèi)部缺陷鋼錠的內(nèi)部缺陷激冷結(jié)晶區(qū)（細(xì)小等軸結(jié)晶區(qū)）激冷結(jié)晶區(qū)（細(xì)小等軸結(jié)晶區(qū)） 沒(méi)問(wèn)題沒(méi)問(wèn)題柱狀結(jié)晶區(qū)柱狀結(jié)晶區(qū) 沒(méi)多大問(wèn)題沒(méi)多大問(wèn)題樹(shù)枝狀結(jié)晶區(qū)樹(shù)枝狀結(jié)晶區(qū)多產(chǎn)生負(fù)多產(chǎn)生負(fù)V V型偏析型偏析, ,因此這部分多產(chǎn)生偏析線、夾渣、氣泡等缺陷因此這部分多產(chǎn)生偏析線、夾渣、氣泡等缺陷自由結(jié)晶區(qū)（粗大等軸結(jié)晶區(qū)）自由結(jié)晶區(qū)（粗大等軸結(jié)晶區(qū)）多產(chǎn)生多產(chǎn)生V

25、V型偏析型偏析, ,常產(chǎn)生偏析線、夾渣、金屬夾雜物、渣孔、氣泡等缺陷常產(chǎn)生偏析線、夾渣、金屬夾雜物、渣孔、氣泡等缺陷, ,呈呈所謂疏松組織所謂疏松組織淀淀結(jié)晶區(qū)淀淀結(jié)晶區(qū) 常產(chǎn)生夾渣類缺陷常產(chǎn)生夾渣類缺陷偏析偏析 定義定義： 指各處成分與雜質(zhì)分不的不均勻現(xiàn)象，指各處成分與雜質(zhì)分不的不均勻現(xiàn)象，包括枝晶偏析和區(qū)域偏析等包括枝晶偏析和區(qū)域偏析等 成因成因：由于選擇性結(jié)晶、溶解度變化、比重：由于選擇性結(jié)晶、溶解度變化、比重差異和流速不同造成的。差異和流速不同造成的。 危害：危害：造成力學(xué)性能不均勻和裂紋缺陷造成力學(xué)性能不均勻和裂紋缺陷夾雜夾雜 定義定義：主要是指冶煉時(shí)產(chǎn)生的氧化物，硫化：主要是指冶煉

26、時(shí)產(chǎn)生的氧化物，硫化物、硅酸鹽等非金屬夾雜。物、硅酸鹽等非金屬夾雜。 成因成因：冶煉產(chǎn)物，及外來(lái)夾渣物：冶煉產(chǎn)物，及外來(lái)夾渣物 危害危害：對(duì)熱鍛過(guò)程和鍛件質(zhì)量均有不良影響，：對(duì)熱鍛過(guò)程和鍛件質(zhì)量均有不良影響，它破壞金屬的連續(xù)性，在應(yīng)力的作用下在夾它破壞金屬的連續(xù)性，在應(yīng)力的作用下在夾雜處產(chǎn)生應(yīng)力集中，引發(fā)微裂紋，成為疲勞雜處產(chǎn)生應(yīng)力集中，引發(fā)微裂紋，成為疲勞源源氣體氣體 定義定義：主要指鋼中的有害氣體，如氫、氧等。：主要指鋼中的有害氣體，如氫、氧等。 危害危害：容易產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷，還會(huì)引起脆性，：容易產(chǎn)生白點(diǎn)缺陷，還會(huì)引起脆性，熱鍛工藝性將明顯下降。熱鍛工藝性將明顯下降。白點(diǎn)對(duì)鋼的機(jī)械性白點(diǎn)對(duì)鋼

27、的機(jī)械性能，尤其對(duì)塑性和韌性有影響，是許多重要能，尤其對(duì)塑性和韌性有影響，是許多重要用途的合金鋼不允許有的低倍缺陷用途的合金鋼不允許有的低倍缺陷氣泡氣泡 它主要產(chǎn)生在鋼錠的冒口、底部、及中心部它主要產(chǎn)生在鋼錠的冒口、底部、及中心部位。位?？s孔 它主要在最后凝固的冒口區(qū)形成，由于冷凝它主要在最后凝固的冒口區(qū)形成，由于冷凝結(jié)晶時(shí)沒(méi)有鋼液補(bǔ)充面形成孔洞性缺陷組織，結(jié)晶時(shí)沒(méi)有鋼液補(bǔ)充面形成孔洞性缺陷組織，同時(shí)含有大量雜質(zhì)，因此必須切除同時(shí)含有大量雜質(zhì)，因此必須切除疏松疏松 它主要集中在鋼錠中心部位，產(chǎn)生的原因與它主要集中在鋼錠中心部位，產(chǎn)生的原因與縮孔相同。縮孔相同。影響鋼錠冶金缺陷的條件影響鋼錠冶金

28、缺陷的條件 綜上所述，鋼錠的冶金缺陷與冶煉、澆注過(guò)綜上所述，鋼錠的冶金缺陷與冶煉、澆注過(guò)程、冷凝結(jié)晶條件、鋼錠模具設(shè)計(jì)、耐火材程、冷凝結(jié)晶條件、鋼錠模具設(shè)計(jì)、耐火材料質(zhì)量等有關(guān)。料質(zhì)量等有關(guān)。實(shí)例（實(shí)例（接管段鍛件用鋼生產(chǎn)方案接管段鍛件用鋼生產(chǎn)方案 ） 采用雙真空處理的工藝進(jìn)行生產(chǎn)。采用雙真空處理的工藝進(jìn)行生產(chǎn)。 .1、冶煉澆注方案、冶煉澆注方案 采用電爐（采用電爐（3#、4#、5#）冶煉溫度較高、成份合）冶煉溫度較高、成份合適的粗煉鋼水，分別熱兌到適的粗煉鋼水，分別熱兌到130t和和90t精煉爐內(nèi)進(jìn)行精煉爐內(nèi)進(jìn)行精煉及一次真空處理。依據(jù)爐前快速分析的結(jié)果，精煉及一次真空處理。依據(jù)爐前快速分析

29、的結(jié)果，適時(shí)調(diào)整鋼水成份，直至達(dá)到目標(biāo)值。適時(shí)調(diào)整鋼水成份，直至達(dá)到目標(biāo)值。 當(dāng)精煉爐鋼水成份、溫度合適時(shí)，分別采用當(dāng)精煉爐鋼水成份、溫度合適時(shí)，分別采用200t及及250t天車吊包出鋼，在天車吊包出鋼，在250t真空室（真空室（1#真空室）、真空室）、利用真空澆注及中間包芯桿吹氬（利用真空澆注及中間包芯桿吹氬（LB3），），在澆注在澆注過(guò)程中對(duì)鋼水進(jìn)行二次真空處理。過(guò)程中對(duì)鋼水進(jìn)行二次真空處理。 鋼錠在澆注完并冷凝一定時(shí)間后，脫模，用鋼錠在澆注完并冷凝一定時(shí)間后，脫模，用300t送送錠車熱送至水鍛錠車熱送至水鍛實(shí)例（實(shí)例（接管段鍛件用鋼生產(chǎn)方案）接管段鍛件用鋼生產(chǎn)方案） 2、工藝流程圖、工藝

30、流程圖出鋼出鋼200t天車天車出鋼出鋼250t天車天車 熱兌熱兌3#+4#+5# 粗煉粗煉 熱兌熱兌 3# +5# 粗煉粗煉130tLF精煉精煉(VD)90tLF精煉精煉(VD)1#真空室真空室澆注澆注(LB3)300t送錠送錠車熱送車熱送第三第三 鍛造的熱規(guī)范鍛造的熱規(guī)范 金屬的鍛前加熱金屬的鍛前加熱 金屬加熱時(shí)產(chǎn)生的缺陷及防止措施金屬加熱時(shí)產(chǎn)生的缺陷及防止措施 鍛造溫度范圍的確定鍛造溫度范圍的確定 金屬的加熱規(guī)范金屬的加熱規(guī)范 金屬的鍛前加熱金屬的鍛前加熱 目的：提高金屬的塑性，降低變形抗力，使目的：提高金屬的塑性，降低變形抗力，使其易于流動(dòng)成形并獲得良好的鍛后組織其易于流動(dòng)成形并獲得良好

31、的鍛后組織 方法：火焰加熱，電加熱方法：火焰加熱，電加熱 金屬加熱時(shí)產(chǎn)生的缺陷及防止措施金屬加熱時(shí)產(chǎn)生的缺陷及防止措施 1、氧化 2、脫碳 3、過(guò)熱 4、過(guò)燒 5、裂紋 鍛造溫度范圍的確定鍛造溫度范圍的確定 鍛造溫度范圍是指始鍛溫度和終鍛溫度之間鍛造溫度范圍是指始鍛溫度和終鍛溫度之間的溫度范圍。的溫度范圍。 1 1、始鍛溫度的確定、始鍛溫度的確定 必須保證無(wú)過(guò)燒現(xiàn)象，必須保證無(wú)過(guò)燒現(xiàn)象， 2 2、終鍛溫度的確定、終鍛溫度的確定 防止晶粒粗大，應(yīng)稍高于再結(jié)晶溫度防止晶粒粗大，應(yīng)稍高于再結(jié)晶溫度金屬的加熱規(guī)范金屬的加熱規(guī)范 加熱規(guī)范制定的原則及方法加熱規(guī)范制定的原則及方法 1 1、裝爐溫度裝爐溫度

32、 2 2、加熱溫度加熱溫度 3 3、均熱保溫均熱保溫 4 4、加熱時(shí)間加熱時(shí)間 第四、第四、自由鍛主要工序分析自由鍛主要工序分析 自由鍛的定義自由鍛的定義 自由鍛的目的自由鍛的目的 自由鍛的工序分類自由鍛的工序分類 大型鍛件的特殊鍛造方法大型鍛件的特殊鍛造方法 鍛件的主要缺陷鍛件的主要缺陷 自由鍛的定義 自由鍛造是利用金屬的塑性在錘或液壓機(jī)上自由鍛造是利用金屬的塑性在錘或液壓機(jī)上采用簡(jiǎn)單通用工具，控制金屬流動(dòng)，將金屬采用簡(jiǎn)單通用工具，控制金屬流動(dòng)，將金屬坯料鍛造成型的方法坯料鍛造成型的方法自由鍛的目的 （1 1）使金屬坯料成為一定的形狀和尺寸）使金屬坯料成為一定的形狀和尺寸 （2 2）鍛合金屬

33、坯料內(nèi)部疏松、縮孔等冶金缺）鍛合金屬坯料內(nèi)部疏松、縮孔等冶金缺陷陷 （3 3）去除鋼錠的夾雜（切除水口、冒口）或）去除鋼錠的夾雜（切除水口、冒口）或改善夾雜物的分布改善夾雜物的分布 （4 4）使鍛件得到均勻的組織為鍛后熱處理創(chuàng)）使鍛件得到均勻的組織為鍛后熱處理創(chuàng)造良好的條件造良好的條件自由鍛的工序分類 1 1、基本工序：鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、芯棒拔長(zhǎng)、基本工序：鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、芯棒拔長(zhǎng)、馬杠擴(kuò)孔，彎曲、切斷、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn)、鍛接馬杠擴(kuò)孔，彎曲、切斷、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn)、鍛接 2 2、輔助工序：鋼錠倒棱、預(yù)壓鉗口等輔助工序：鋼錠倒棱、預(yù)壓鉗口等 3 3、修整工序：滾圓、平整、修整工序：滾圓、平整、大型鍛件的特

34、殊鍛造方法 （1）、FM法（Free From Mannesmann effect）避免產(chǎn)生曼內(nèi)斯曼效應(yīng)，即鍛件心部不產(chǎn)生拉應(yīng)力的鍛造方法，因此又可以叫作：毛坯中心部位免除了軸向拉應(yīng)力的鍛造法 （2）WHF法（wide die heavy blow forging method）,WHF法是寬砧強(qiáng)力壓下鍛造法。一般與JTS法并用 （3）JTS法即中心壓實(shí)法（或溫間鍛造法、硬殼鍛造法） （4）KD法（V型鉆鍛造法）用途很廣泛。鍛件的主要缺陷鍛件的主要缺陷 （1 1） 橫向裂紋橫向裂紋 （2 2） 縱向裂紋縱向裂紋 （3 3） 表面龜裂表面龜裂 （4 4） 內(nèi)部微裂內(nèi)部微裂 （5 5） 局部粗晶局

35、部粗晶 （6 6） 表面折疊表面折疊 （7 7） 中心偏移中心偏移 （8 8） 機(jī)械性能不能滿足要求機(jī)械性能不能滿足要求自由鍛工藝要點(diǎn)自由鍛工藝要點(diǎn) 水冒口要除量水冒口要除量 變形過(guò)程的選擇變形過(guò)程的選擇 鍛造比的選擇鍛造比的選擇 壓實(shí)過(guò)程壓實(shí)過(guò)程12500t自由鍛水壓機(jī)第五第五 鍛后熱處理鍛后熱處理 鍛后熱處理的目的與作用鍛后熱處理的目的與作用 鍛后熱處理常用方法鍛后熱處理常用方法 實(shí)例（鍛后熱處理曲線）實(shí)例（鍛后熱處理曲線） 鍛后熱處理的目的與作用鍛后熱處理的目的與作用 （1 1）消除鍛造應(yīng)力，降低鍛件的表面硬度，）消除鍛造應(yīng)力，降低鍛件的表面硬度，提高其切削加工性能。提高其切削加工性能。

36、 （2 2）滿足機(jī)械性能要求。）滿足機(jī)械性能要求。 （3 3）調(diào)整與改善組織。）調(diào)整與改善組織。 （4 4）防止和消除白點(diǎn)的問(wèn)題。）防止和消除白點(diǎn)的問(wèn)題。鍛后熱處理常用方法鍛后熱處理常用方法 方法：方法：退火退火annealing 正火正火normalizing回火回火tempering 淬火淬火quenching 操作要點(diǎn)1、裝爐前的準(zhǔn)備工作 2、裝爐溫度。3、待料溫度4、鍛件擺放，5、配爐原則 6、加熱 7、冷卻 實(shí)例 鍛后處理曲線第六、性能熱處理第六、性能熱處理 性能熱處理的目的與作用性能熱處理的目的與作用 性能熱處理常用方法性能熱處理常用方法 實(shí)例（性能熱處理曲線）實(shí)例（性能熱處理曲線

37、）性能熱處理的目的與作用性能熱處理的目的與作用其主要目的是：其主要目的是： 通過(guò)加熱、冷卻的方法，改變金屬或合金的通過(guò)加熱、冷卻的方法，改變金屬或合金的組織結(jié)構(gòu)，使其具備工程技術(shù)上所需要的性組織結(jié)構(gòu)，使其具備工程技術(shù)上所需要的性能。能。 提高金屬材料的力學(xué)性能，充分發(fā)揮材料的提高金屬材料的力學(xué)性能，充分發(fā)揮材料的潛力，節(jié)約材料延長(zhǎng)零件使用壽命潛力，節(jié)約材料延長(zhǎng)零件使用壽命 制定熱處理規(guī)范的原則制定熱處理規(guī)范的原則 按其導(dǎo)熱性能，碳化物溶解的難易以及對(duì)終按其導(dǎo)熱性能，碳化物溶解的難易以及對(duì)終冷溫度的要注將鋼種分成若干組，然后再按冷溫度的要注將鋼種分成若干組，然后再按鍛件尺寸的不同分別條用不同的工

38、藝參數(shù)。鍛件尺寸的不同分別條用不同的工藝參數(shù)。其主要目的也是為了減少熱處理過(guò)程中的內(nèi)其主要目的也是為了減少熱處理過(guò)程中的內(nèi)應(yīng)力對(duì)鍛件的危害作用。應(yīng)力對(duì)鍛件的危害作用。性能熱處理常用方法性能熱處理常用方法退火：完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火等退火：完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火等正火正火淬火：淬火：回火：低溫回火、中溫回火、高溫回火回火：低溫回火、中溫回火、高溫回火固溶處理固溶處理整體熱處理整體熱處理 表面淬火：火焰加熱、感應(yīng)加熱、激光加熱表面淬火：火焰加熱、感應(yīng)加熱、激光加熱物理氣相沉積物理氣相沉積化學(xué)氣相沉積化學(xué)氣相沉積等離子化學(xué)氣相沉積等離子化學(xué)氣相沉積表面熱處理表面熱處理 滲碳滲碳滲氮滲

39、氮碳氮共滲碳氮共滲其它：滲其它金屬或非金屬、多元共滲其它：滲其它金屬或非金屬、多元共滲化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理退火退火 退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻.正火正火 正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻冷卻. .淬火淬火 淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。 回火回火 為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高為了降低鋼件的脆性，將淬火后

40、的鋼件在高于室溫而低于于室溫而低于650的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回火火 實(shí)例（性能熱處理曲線） 性能熱處理曲線 管板的性能熱處理曲線第七第七 金屬材料的機(jī)械性能金屬材料的機(jī)械性能 機(jī)械性能的定義機(jī)械性能的定義 表示金屬材料機(jī)械性能的指標(biāo)表示金屬材料機(jī)械性能的指標(biāo) 實(shí)際工程中常用指標(biāo)實(shí)際工程中常用指標(biāo) 機(jī)械性能的定義機(jī)械性能的定義 金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱為機(jī)械性能為機(jī)械性能表示金屬材料機(jī)械性能的指標(biāo)表示金屬材料機(jī)械性能的指標(biāo) 強(qiáng)度強(qiáng)度 塑性塑性 硬度硬度

41、 沖擊韌性沖擊韌性強(qiáng)度強(qiáng)度 強(qiáng)度：金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和強(qiáng)度：金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。斷裂的能力稱為強(qiáng)度。 工程上常用的是工程上常用的是 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度yield strength yield strength （RpRp0.20.2、RpRp1.0 1.0 ） 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度ultimate (tensile) strengthultimate (tensile) strength （RmRm）塑性塑性 塑性：金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形塑性：金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力稱為塑性。而不破壞的能力稱為塑性。工程上常用的是工程上

42、常用的是1 1、延伸率、延伸率：elongation elongation （ A A ）2 2、斷面收縮率、斷面收縮率（）硬度硬度 硬度：金屬材料局部抵抗硬物壓入其表面的硬度：金屬材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。能力稱為硬度。工程上常用的是工程上常用的是 1 1、布氏硬度（、布氏硬度（HBHB） 2 2、洛氏硬度（洛氏硬度（HRHR、HRCHRC） 3 3、維氏硬度（維氏硬度（HVHV）沖擊韌度沖擊韌度 沖擊韌度：金屬材料抵抗沖擊載荷的能力稱為沖擊韌度：金屬材料抵抗沖擊載荷的能力稱為沖擊韌度。沖擊韌度。 工程上常用的是工程上常用的是 沖擊韌性（沖擊韌性（AkAk）：）：材料抵抗沖擊載荷的能力，材料抵抗沖擊載荷的能力，單位為焦耳單位為焦耳/ /厘米厘米2 2（J/cm2J/cm2）. . 沖擊吸收功沖擊吸收功（ISO-VISO-V、KVKV）第八、關(guān)于不銹鋼的基本知識(shí)關(guān)于不銹鋼的基本知識(shí) 不銹鋼的分類不銹鋼的分類 不銹鋼的冶煉不銹鋼的冶煉 不銹鋼的鍛造不銹鋼的鍛造 不銹鋼的固溶處理不銹鋼的固溶處理 不銹鋼的分類不銹鋼的分類 1、馬氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼 2、鐵素體不銹鋼、鐵素體不銹鋼 3、奧氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼 馬氏體不銹鋼馬