1、第三章第三章 锻造的加热规范锻造的加热规范锻前加热锻前加热提高金属塑性，降低变形抗力，使坯料易于变形提高金属塑性，降低变形抗力，使坯料易于变形并获得良好的锻件。并获得良好的锻件。锻后冷却和热处理锻后冷却和热处理 获得良好的锻后组织，便于机械加工。获得良好的锻后组织，便于机械加工。3.1 一般加热方法一般加热方法加热方法：火焰加热和电加热1、火焰加热 利用燃料燃烧时所产生的热量，通过对流、辐射加热坯料。燃料来源方便、加热炉修造容易、加热费低、适应性强。缺点：劳动条件差，加热速度慢，质量低、热效率低。应用范围：大、中、小型坯料。2 2 电加热电加热利用电能转换热能来加热坯料。电阻加热和感应加热。利
2、用电能转换热能来加热坯料。电阻加热和感应加热。1 1）电阻加热）电阻加热电阻加热与火焰加热原理相同，根据发热元件的不同分为：电阻加热与火焰加热原理相同，根据发热元件的不同分为：电阻炉加热、电阻炉加热、盐浴炉加热、接触电加热。盐浴炉加热、接触电加热。图图3.1 3.1 电阻炉原理图电阻炉原理图1 1电热体电热体 2 2坯料坯料 3 3变压器变压器 电阻炉加热原理：利用电电阻炉加热原理：利用电流通过炉内的电热体产生的能流通过炉内的电热体产生的能量，加热炉内的金属坯料。原量，加热炉内的金属坯料。原理如图理如图3.13.1。电热体材料：铁铬铝合金电热体材料：铁铬铝合金 、镍铬合金。镍铬合金。碳化硅、二
3、硅化钼电热元碳化硅、二硅化钼电热元件。件。图图3.2 3.2 电极盐浴炉原理图电极盐浴炉原理图 1 1电热体电热体 2 2高温计高温计 3 3电极电极 4 4熔盐熔盐 5 5坯料坯料 6 6变压器变压器l盐浴炉加热原理：盐浴炉加热原理：电流通过炉内电极产生的热量把导电电流通过炉内电极产生的热量把导电介质介质盐熔融，通过高温介质的对流与盐熔融，通过高温介质的对流与传导将埋入介质中的金属加热。传导将埋入介质中的金属加热。l盐浴炉功能盐浴炉功能 用于工件的淬火、正火加热、局部加用于工件的淬火、正火加热、局部加热淬火、分级淬火和等温淬火、回火等。热淬火、分级淬火和等温淬火、回火等。l盐浴炉加热的优点：
4、盐浴炉加热的优点：升温快、加热均匀，加热无氧化。升温快、加热均匀，加热无氧化。l盐浴炉加热的缺点：盐浴炉加热的缺点：热效率低、辅助材料消耗大、热效率低、辅助材料消耗大、劳动劳动条件差。条件差。图图3.3 3.3 接触电加热原理图接触电加热原理图1 1变压器变压器 2 2坯料坯料 3 3触头触头接触电加热的加热原理：接触电加热的加热原理：以低电压（一般为以低电压（一般为2 215V15V）大电流直接通）大电流直接通过金属坯料，由坯料自身电阻在通过电流时产过金属坯料，由坯料自身电阻在通过电流时产生的热量加热金属坯料。原理如图生的热量加热金属坯料。原理如图3.33.3。接触电加热的优点接触电加热的优
5、点:速度快、烧损少、加热范围不受限制、热速度快、烧损少、加热范围不受限制、热效率高、耗电少、成本低、设备简单、操作方效率高、耗电少、成本低、设备简单、操作方便、使用于长坯料的整体或局部加热的优点。便、使用于长坯料的整体或局部加热的优点。接触电加热的缺点：接触电加热的缺点：对坯料的表面粗糙度和形状尺寸要求严格。对坯料的表面粗糙度和形状尺寸要求严格。加热温度的测量和控制也比较困难。加热温度的测量和控制也比较困难。图图3.4 感应电加热原理图感应电加热原理图1感应器感应器 2坯料坯料 3电源电源2 2）感应加热）感应加热 坯料放入通过交变电流的螺旋线坯料放入通过交变电流的螺旋线圈内，利用电磁感应发热
6、直接加热。圈内，利用电磁感应发热直接加热。速度快、质量好、温度易控制、速度快、质量好、温度易控制、烧损少、易实现机械化。适于精密成烧损少、易实现机械化。适于精密成形的加热。形的加热。投资费用高，加热的坯料尺寸范投资费用高，加热的坯料尺寸范围窄、电能消耗大。围窄、电能消耗大。3.2 3.2 少、无氧化火焰加热少、无氧化火焰加热 减少金属的氧化烧损（使烧损量小于减少金属的氧化烧损（使烧损量小于0.50.5）和脱碳，限制氧化皮厚）和脱碳，限制氧化皮厚度在度在0.050.050.06mm0.06mm以下。以下。提高加热质量，提高锻件的尺寸精度和表面质量、提高模具寿命。提高加热质量，提高锻件的尺寸精度和
7、表面质量、提高模具寿命。实现少无氧化加热：快速加热、保护气体加热等。实现少无氧化加热：快速加热、保护气体加热等。电加热时实现少无氧化加热的最有效方法。火焰加热通过控制炉内气电加热时实现少无氧化加热的最有效方法。火焰加热通过控制炉内气氛，减少氧化；惰性气体保护也是实现少无氧化加热的有效方法。氛，减少氧化；惰性气体保护也是实现少无氧化加热的有效方法。教材中介绍了火焰加热条件下的炉内气氛控制实现少无氧化加热。教材中介绍了火焰加热条件下的炉内气氛控制实现少无氧化加热。少、无氧化火焰加热方法少、无氧化火焰加热方法通过控制燃烧炉气的性质，使钢料加热且少无氧化。这就称为少无通过控制燃烧炉气的性质，使钢料加热
8、且少无氧化。这就称为少无氧化火焰加热。氧化火焰加热。火焰加热时，主要化学反应为：火焰加热时，主要化学反应为：Fe+OFe+O2 22FeO2FeO Fe Fe3 3C+OC+O2 2Fe+COFe+CO2 2 Fe+CO Fe+CO2 2Fe+COFe+CO Fe Fe3 3C+COC+CO2 2Fe+2COFe+2CO Fe+H Fe+H2 2OFeO+HOFeO+H2 2 Fe Fe3 3C+HC+H2 2O3Fe+CO+HO3Fe+CO+H2 21 1）反应是可逆反应，向右：氧化反应，向左：还原反应。）反应是可逆反应，向右：氧化反应，向左：还原反应。2 2）加热时，与空气消耗系数有关。）
9、加热时，与空气消耗系数有关。空气消耗系数空气消耗系数：又称空气过剩系数，是燃料燃烧时实际供给的：又称空气过剩系数，是燃料燃烧时实际供给的空气量与理论计算空气量之比。空气量与理论计算空气量之比。3 3）空气充足时，炉气呈氧化性，空气不足时，炉气呈还原性。）空气充足时，炉气呈氧化性，空气不足时，炉气呈还原性。4 4）控制反应前后的生成物与反应物的浓度比。）控制反应前后的生成物与反应物的浓度比。炉气和被加热钢材的平衡图如下：（图炉气和被加热钢材的平衡图如下：（图3.53.5）图图3.5 炉气和被加热钢材的平衡图炉气和被加热钢材的平衡图 84.022hoh3.02COCOABAB线：炉气为氧化性和还原
10、性的分界线：炉气为氧化性和还原性的分界线。线。锻造加热炉（炉温锻造加热炉（炉温1000100013001300），），降到降到0.50.5或更低时，才会形成加热或更低时，才会形成加热炉正常工作条件的无氧化气体，这时炉正常工作条件的无氧化气体，这时的炉气成分应保持为的炉气成分应保持为：3.3 3.3 钢加热时的缺陷及防止措施钢加热时的缺陷及防止措施氧化、脱碳；过热、过烧；裂纹、开裂。氧化、脱碳；过热、过烧；裂纹、开裂。3.3.1 3.3.1 氧化、脱碳、增碳氧化、脱碳、增碳1 1、氧化、氧化1 1）金属在高温加热时，表层中的离子和炉内的氧化性气体发生化学反）金属在高温加热时，表层中的离子和炉内的
11、氧化性气体发生化学反应，使表面生成氧化物，这种现象叫氧化，也叫烧损。应，使表面生成氧化物，这种现象叫氧化，也叫烧损。2 2）影响氧化的因素）影响氧化的因素 金属化学成分、炉气成分、加热温度、加热时间。金属化学成分、炉气成分、加热温度、加热时间。3 3）减少或消除加热时金属氧化的措施：）减少或消除加热时金属氧化的措施：快速加热、控制加热炉气的性质、炉内应保持不大的正压力、介快速加热、控制加热炉气的性质、炉内应保持不大的正压力、介质保护加热。质保护加热。2 2 脱碳脱碳 坯料在加热时，其表层的碳和炉气中的氧化性气体以及某些还原坯料在加热时，其表层的碳和炉气中的氧化性气体以及某些还原性气体发生化学反
12、应，造成坯料表层的性气体发生化学反应，造成坯料表层的含碳量减少含碳量减少，这一表层常称脱，这一表层常称脱碳层，这种缺陷既为脱碳。碳层，这种缺陷既为脱碳。3 3 增碳增碳 由于油和空气混合得不太好，燃烧不完全，在坯料表面形成还原性的由于油和空气混合得不太好，燃烧不完全，在坯料表面形成还原性的渗碳气氛，因而产生增碳现象。渗碳气氛，因而产生增碳现象。不良影响：锻件力学性能变坏，在机械加工时易打刀。不良影响：锻件力学性能变坏，在机械加工时易打刀。3.3.2 3.3.2 过热和过烧过热和过烧1 1、过热、过热当钢加热超过某一温度时，或在高温下停留时间过长，会引起奥当钢加热超过某一温度时，或在高温下停留时
13、间过长，会引起奥氏体氏体晶粒迅速长大晶粒迅速长大，这种现象称为过热。，这种现象称为过热。a)a)锻造变形大时，晶粒粗大组织一般可以消除。锻造变形大时，晶粒粗大组织一般可以消除。b)b)锻造变形小时，终锻温度高，锻后冷却时出现非正常组锻造变形小时，终锻温度高，锻后冷却时出现非正常组织。使强度和冲击韧性降低。织。使强度和冲击韧性降低。c)c)增加生产周期和费用。增加生产周期和费用。防止措施：防止措施：遵守加热规范，控制加热温度和加热时间。避免截面尺寸相差大遵守加热规范，控制加热温度和加热时间。避免截面尺寸相差大的坯料同炉加热。的坯料同炉加热。2 2 过烧过烧 当坯料加热超过过热温度，并且在此温度下
14、停留时间过长，不但当坯料加热超过过热温度，并且在此温度下停留时间过长，不但引起奥氏体引起奥氏体晶粒迅速长大晶粒迅速长大，而且还有，而且还有氧化性气体渗入晶界氧化性气体渗入晶界，这种缺陷，这种缺陷称为过烧。称为过烧。过烧时易形成易熔共晶氧化物，晶界局部熔化，使晶粒间结合完过烧时易形成易熔共晶氧化物，晶界局部熔化，使晶粒间结合完全破坏。全破坏。过烧是加热的致命缺陷，最后使坯料报废。如坯料只发生局部过过烧是加热的致命缺陷，最后使坯料报废。如坯料只发生局部过烧，可将过烧的部分切除。烧，可将过烧的部分切除。防止措施：遵守加热规范，控制加热温度以及限制坯料在高温时防止措施：遵守加热规范，控制加热温度以及限
15、制坯料在高温时的停留时间。的停留时间。3.3.3 裂纹裂纹 如果坯料在加热过程的某一温度下，拉应力超过它的强度极限，如果坯料在加热过程的某一温度下，拉应力超过它的强度极限，那么就要产生裂纹。那么就要产生裂纹。产生裂纹的应力有：产生裂纹的应力有：温度应力；温度应力；组织应力；组织应力；残余应力。残余应力。3.4 3.4 锻造温度范围的确定锻造温度范围的确定 锻造温度范围是指坯料开始锻造时的温度和结束锻造时的温度之锻造温度范围是指坯料开始锻造时的温度和结束锻造时的温度之间的温度区间。间的温度区间。确定锻造温度范围的原则：确定锻造温度范围的原则：使金属具有良好塑性和较低的变形抗力；使金属具有良好塑性
16、和较低的变形抗力；保证锻件质量；保证锻件质量；锻造温度范围尽可能宽。锻造温度范围尽可能宽。确定锻造温度范围的方法：确定锻造温度范围的方法：以合金平衡相图为基础，参考塑性图、抗力图和再结晶图，由塑以合金平衡相图为基础，参考塑性图、抗力图和再结晶图，由塑性、质量和变形抗力三个方面加以综合分析。性、质量和变形抗力三个方面加以综合分析。碳钢锻造温度范围的确定参见下图：碳钢锻造温度范围的确定参见下图：图图3.6 碳钢的锻造温度范围碳钢的锻造温度范围 表3-5 常用钢的锻造温度范围钢种始锻温度/终锻温度/锻造温度范围/普通碳素钢1280700580优质碳素钢1200800400碳素工具钢110077033
17、0合金结构钢1200800400合金工具钢1100820280高速工具钢1120900220耐热钢1120850270弹簧钢1120820300轴承钢10808002803.5 3.5 钢的加热规范钢的加热规范3.5.1 3.5.1 金属加热规范制定的原则和方法金属加热规范制定的原则和方法加热规范加热规范加热规范（加热制度）：温度（炉温）时间的变化曲线（有称加热规范（加热制度）：温度（炉温）时间的变化曲线（有称加热曲线）表示加热规范。加热曲线）表示加热规范。加热规范类型：一段、二段、三段、四段、五段。参见下图：加热规范类型：一段、二段、三段、四段、五段。参见下图：（图（图3.73.7）制定加热
18、规范的基本原则制定加热规范的基本原则优质、高效、低消耗。优质、高效、低消耗。制定加热规范的方法制定加热规范的方法加热规范的要素：温度、速度和时间。加热规范的要素：温度、速度和时间。加热三阶段：预热、加热和保温。加热三阶段：预热、加热和保温。图图3.7 3.7 锻造加热类型锻造加热类型（1 1）装料炉温）装料炉温装料炉温决于温度应力，与钢的导热性和坯料的大小有关。装料炉温决于温度应力，与钢的导热性和坯料的大小有关。导热性好，尺寸小的钢材，装炉温度不受限制。导热性好，尺寸小的钢材，装炉温度不受限制。导热性差，尺寸大的钢材，则应规定装炉温度，并在该温度下保导热性差，尺寸大的钢材，则应规定装炉温度，并
19、在该温度下保温一定时间。温一定时间。钢锭加热的装炉温度及保温时间如下图所示：（图钢锭加热的装炉温度及保温时间如下图所示：（图3.83.8）图图3.8 3.8 钢锭加热的装炉温度及保温时间钢锭加热的装炉温度及保温时间1-1-组冷锭的装炉温度组冷锭的装炉温度 2-2-组冷锭的装炉温度组冷锭的装炉温度3-3-组冷锭的装炉温度组冷锭的装炉温度 4-4-热锭的装炉温度热锭的装炉温度 5-5-装炉温度下的保温时间装炉温度下的保温时间返回26.5ERkv 加热速度用单位时间内金属表面温度升高的多少（加热速度用单位时间内金属表面温度升高的多少（/h/h）；或单位）；或单位时间内金属截面热透的数值时间内金属截面
20、热透的数值 mmmm2 2/min/min来表示。来表示。最大可能的加热速度最大可能的加热速度 与加热炉相关。与加热炉相关。圆柱体坯料允许加热速度圆柱体坯料允许加热速度vv 与材料特性关。与材料特性关。加热导热性好的坯料时，用最大的加热速度加热。加热导热性好的坯料时，用最大的加热速度加热。加热导热性差的坯料时，在低温阶段，以坯料允许的加热速度加热，加热导热性差的坯料时，在低温阶段，以坯料允许的加热速度加热，升到高温后，按最大加热速度加热。升到高温后，按最大加热速度加热。（2 2）加热速度）加热速度（3 3）保温时间）保温时间 坯料温度均匀，保证加热质量。坯料温度均匀，保证加热质量。1 1）装炉
21、温度下的保温：防止金属在温度应力作用下破坏。特别是钢在装炉温度下的保温：防止金属在温度应力作用下破坏。特别是钢在200200400 400 可能因蓝脆而发生破坏。可能因蓝脆而发生破坏。2 2）700700850 850 的保温：减少前段加热后钢料截面上的温差，从而减少的保温：减少前段加热后钢料截面上的温差，从而减少钢料截面内的温度应力和使锻造温度下的保温时间不至过长。钢料截面内的温度应力和使锻造温度下的保温时间不至过长。3 3）锻造温度下的保温：除减少钢料的截面温差使温度均匀外，还借助）锻造温度下的保温：除减少钢料的截面温差使温度均匀外，还借助扩散作用，使组织均匀化。扩散作用，使组织均匀化。4
22、 4）最小保温时间和最大保温时间。）最小保温时间和最大保温时间。最小保温时间最小保温时间 是指能够使钢料温差达到规定的均匀程度所需的最是指能够使钢料温差达到规定的均匀程度所需的最短时间，可参考图短时间，可参考图3.93.9和和3.103.10。碳钢，坯料温差控制在碳钢，坯料温差控制在5050100 100。合金钢，坯料温差控制在。合金钢，坯料温差控制在40 40 左右。左右。最大保温时间最大保温时间 是不产生过热、过烧缺陷的最大允许保温时间。是不产生过热、过烧缺陷的最大允许保温时间。图图3.9 炉温为炉温为1200时钢料时钢料截面温度差与温度头、坯料截面温度差与温度头、坯料直径的关系直径的关系
23、 图图3.10 均热最小保温时间均热最小保温时间与温度头坯料直径的关系与温度头坯料直径的关系m坯料截面温度差坯料截面温度差/%最小保温时间坯料表面加热到始锻温度所需时间Dat0（4 4）加热时间）加热时间加热时间为加热各个阶段保温时间和升温时间的总和。加热时间为加热各个阶段保温时间和升温时间的总和。两种确定加热时间的方法：两种确定加热时间的方法：钢材（或中小型钢坯）的加热时间钢材（或中小型钢坯）的加热时间 在在连续炉连续炉或或半连续炉半连续炉中加热时间中加热时间t t可按下式确定：可按下式确定：式中，式中，0 0为与材料有关的系数。为与材料有关的系数。D D为钢材外径或变长。为钢材外径或变长。
24、采用采用室式炉室式炉加热时，对于直径小于加热时，对于直径小于200mm200mm的钢坯，碳素钢在室式炉的钢坯，碳素钢在室式炉中单个放置时的加热时间如下图所示：中单个放置时的加热时间如下图所示：图图3.11 3.11 碳素钢在室式炉中单个放置时的加热时间碳素钢在室式炉中单个放置时的加热时间1 1）钢锭的加热规范）钢锭的加热规范大型钢锭：多段加热规范大型钢锭：多段加热规范小型碳素钢和低合金钢锭：一段快速加热规范小型碳素钢和低合金钢锭：一段快速加热规范高合金钢小锭：多段加热规范高合金钢小锭：多段加热规范热锭：以最大的加热速度进行加热。热锭：以最大的加热速度进行加热。2 2）钢材与小钢坯的加热规范：）
25、钢材与小钢坯的加热规范：直径小于直径小于150150200mm200mm的碳素结构钢材和直径小于的碳素结构钢材和直径小于100mm100mm的合金结构的合金结构钢材，采用一段加热规范。钢材，采用一段加热规范。直径为直径为200200350mm350mm的碳素结构钢坯（含碳量大于的碳素结构钢坯（含碳量大于0.450.450.50%0.50%）和）和合金结构钢坯，采用三段加热规范。合金结构钢坯，采用三段加热规范。对于导温性差、热敏感性强的高合金钢坯（如高铬钢、高速钢），对于导温性差、热敏感性强的高合金钢坯（如高铬钢、高速钢），则需采取低温装炉，装炉温度为则需采取低温装炉，装炉温度为40040065
26、0650。3.5.23.5.2钢锭、钢材与中小钢坯的加热规范钢锭、钢材与中小钢坯的加热规范3.6 3.6 钢锻后的冷却钢锻后的冷却 金属锻后冷却是指锻件锻后从终锻温度冷却到室温的过程。锻后金属锻后冷却是指锻件锻后从终锻温度冷却到室温的过程。锻后冷却的重要性并不亚于锻前加热和锻造成形过程，有时坯料采用正常冷却的重要性并不亚于锻前加热和锻造成形过程，有时坯料采用正常的加热规范和适当的锻造，虽然可以保证获得高质量锻件，但如果冷的加热规范和适当的锻造，虽然可以保证获得高质量锻件，但如果冷却方法选却方法选择不当，锻件还有可能因产生缺陷而报废，也可能延长生产择不当，锻件还有可能因产生缺陷而报废，也可能延长
27、生产周期，影响生产率。金属的锻后冷却：终锻温度周期，影响生产率。金属的锻后冷却：终锻温度室温。室温。3.6.13.6.1锻件冷却时常见缺陷锻件冷却时常见缺陷 裂纹、网状碳化物、白点裂纹、网状碳化物、白点1 1、裂纹、裂纹锻件在冷却过程中，由于温度应力、组织应力以及残余应力之和超过锻件在冷却过程中，由于温度应力、组织应力以及残余应力之和超过材料的强度极限而形成裂纹。材料的强度极限而形成裂纹。（1 1）温度应力）温度应力 初期：表层受拉应力、心部受压应力。初期：表层受拉应力、心部受压应力。冷却后期：心部受拉应力，表层受压应力。冷却后期：心部受拉应力，表层受压应力。锻件冷却过程中径向温度应力变化和分
28、布如图锻件冷却过程中径向温度应力变化和分布如图3.123.12所示（下页）。所示（下页）。（2 2）组织应力）组织应力由于相变前后组织的比容不同而产生。由于相变前后组织的比容不同而产生。冷却时的组织应力：三向应力状态，且切向应力最大，这就是有时引冷却时的组织应力：三向应力状态，且切向应力最大，这就是有时引起表面纵裂的原因之一。起表面纵裂的原因之一。（3 3）残余应力）残余应力 坯料在锻造过程中，由于变形不均匀和加工硬化所引起的内应力。坯料在锻造过程中，由于变形不均匀和加工硬化所引起的内应力。图图3.123.12锻件冷却过程中径向温度应力变化和分布示意图锻件冷却过程中径向温度应力变化和分布示意图
29、 1-表面应力 2-心部应力2 2、网状碳化物、网状碳化物 过共析钢、轴承钢、奥氏体不锈钢在锻后冷却过程中，二次渗碳体析过共析钢、轴承钢、奥氏体不锈钢在锻后冷却过程中，二次渗碳体析出沿奥氏体晶界成网状分布。出沿奥氏体晶界成网状分布。3 3、白点、白点 白点是一种内部缺陷。白点是在钢的纵向呈圆形或椭形的银白色斑点，白点是一种内部缺陷。白点是在钢的纵向呈圆形或椭形的银白色斑点，合金钢白点的色泽光亮，碳素钢白点较暗。白点横向呈细小的裂纹。合金钢白点的色泽光亮，碳素钢白点较暗。白点横向呈细小的裂纹。白点呈纯脆性白点呈纯脆性。冷却方式主要有一下几种。冷却方式主要有一下几种。1 1空冷空冷 ：在空气中冷却
30、，速度较快。：在空气中冷却，速度较快。2 2坑（箱）冷：锻件锻后放到地坑或铁箱中封闭冷却，或埋坑（箱）冷：锻件锻后放到地坑或铁箱中封闭冷却，或埋入坑中砂子、石灰或炉渣内冷却。入坑中砂子、石灰或炉渣内冷却。3 3炉冷：锻件锻后直接装入炉中按一定的冷却规范缓慢冷却。炉冷：锻件锻后直接装入炉中按一定的冷却规范缓慢冷却。3.6.2 3.6.2 锻件的冷却规范锻件的冷却规范3.7 3.7 中小钢锻件的热处理中小钢锻件的热处理 锻件在机械加工前，一般都要进行热处理。通常在锻压车间进行。也叫锻后热处理，或锻件热处理或毛坯热处理或第一热处理。期作用是消除应力，改善组织，减小变形，利于加工。通常有退火，正火，调
31、质，淬火等。退火是将钢加热到一定的温度，保温一定的时间后缓慢冷却下来退火是将钢加热到一定的温度，保温一定的时间后缓慢冷却下来的热处理工艺方法。的热处理工艺方法。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）细化晶粒，改善力学性能。）细化晶粒，改善力学性能。3 3）消除内应力，防止锻件变形或开裂，稳定工件尺寸，减）消除内应力，防止锻件变形或开裂，稳定工件尺寸，减 少淬少淬火时变形或开裂的倾向。火时变形或开裂的倾向。4 4）提高塑性、便于冷加工。）提高塑性、便于冷加工。中小锻件常用的退火有完全退火（通常称退火）和球化退火中小锻件常用的退火
32、有完全退火（通常称退火）和球化退火（不完全退火）两种。（不完全退火）两种。3.7.1退火退火 正火是将亚共析钢加热到正火是将亚共析钢加热到Ac3+(30Ac3+(3050)50)、过共析钢加热到、过共析钢加热到Accm+(30Accm+(3050),50),保温一定时间后在空气中冷却的热处理工艺方法。保温一定时间后在空气中冷却的热处理工艺方法。正火的主要应用有：正火的主要应用有：1 1）作为普通结构钢锻件最终热处理，可细化晶粒、提高力学性能。）作为普通结构钢锻件最终热处理，可细化晶粒、提高力学性能。2 2）作为低中碳结构钢的预热处理，合适的硬度，有利加工。）作为低中碳结构钢的预热处理，合适的硬
33、度，有利加工。3 3）可以抑制或消除过共析钢网状二次渗碳体的形成。）可以抑制或消除过共析钢网状二次渗碳体的形成。正火比退火生产周期短，节省能源，所以低碳钢多采用正火。正火比退火生产周期短，节省能源，所以低碳钢多采用正火。各种锻件热处理加热温度范围示意图如下：各种锻件热处理加热温度范围示意图如下：3.7.2 正火正火图图3.12 各种锻件热处理加热温度范围示意图各种锻件热处理加热温度范围示意图 淬火是将锻件加热到淬火是将锻件加热到Ac3+(30Ac3+(3050)50)（亚共析钢）或（亚共析钢）或Ac1Ac1AcmAcm之间之间（过共析钢），经保温后进行急冷。（过共析钢），经保温后进行急冷。回火
34、是将锻件加热到回火是将锻件加热到Ac1Ac1以下某一温度，保温一定时间，然后空冷或以下某一温度，保温一定时间，然后空冷或快冷。快冷。中碳钢或中碳低合金钢的调质处理：淬火高温回火。中碳钢或中碳低合金钢的调质处理：淬火高温回火。调质处理主要用于各种重要的结构零件，特别是在交变载荷下工作调质处理主要用于各种重要的结构零件，特别是在交变载荷下工作的连杆、连接螺栓、齿轮及曲轴等的连杆、连接螺栓、齿轮及曲轴等。对于高温合金及铝合金，为了提高塑性与韧性，需进行固溶处理；对于高温合金及铝合金，为了提高塑性与韧性，需进行固溶处理；为了提高合金的强度和硬度，需进行时效处理。为了提高合金的强度和硬度，需进行时效处理
35、。3.7.3淬火、回火淬火、回火 锻件余热热处理分为：锻件余热热处理分为：锻件冷却至室温前，直接装入热处理炉，再按常规热处理；锻件冷却至室温前，直接装入热处理炉，再按常规热处理；锻后立即进行热处理。锻后立即进行热处理就叫作形变热处理。锻后立即进行热处理。锻后立即进行热处理就叫作形变热处理。3.7.4 锻件余热热处理锻件余热热处理 常规锻件热处理大多是当锻件冷却到室温后，再按工艺过程规程常规锻件热处理大多是当锻件冷却到室温后，再按工艺过程规程把锻件由室温重新加热进行热处理。为了使锻件的余热得到利用，在把锻件由室温重新加热进行热处理。为了使锻件的余热得到利用，在锻后利用锻件自身热量直接进行热处理，
36、即所谓的锻件余热热处理。锻后利用锻件自身热量直接进行热处理，即所谓的锻件余热热处理。1 1、铝合金分类、铝合金分类 铸造铝合金和变形铝合金；铸造铝合金和变形铝合金；防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝。防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝。2 2、铝合金的加热规范、铝合金的加热规范 a)a)锻造温度范围窄；锻造温度范围窄；b)b)模锻过程的时间无需加以限制；模锻过程的时间无需加以限制；c)c)严格控制加热温度。严格控制加热温度。3.83.8铝合金和铜合金的加热规范铝合金和铜合金的加热规范1 1、铜合金分类、铜合金分类黄铜、青铜和白铜。黄铜、青铜和白铜。2 2、铜合金加热规范和锻造、铜合金加热规范和锻造 a)a)铜
37、合金种类不同，可锻性差异很大。铜合金种类不同，可锻性差异很大。黄铜在高温下具有良好的塑性和不大的变形抗力，所需的锻压力黄铜在高温下具有良好的塑性和不大的变形抗力，所需的锻压力比普通碳钢小。比普通碳钢小。青铜的组织比黄铜复杂，塑性也比黄铜低，锻造青铜比锻造黄铜青铜的组织比黄铜复杂，塑性也比黄铜低，锻造青铜比锻造黄铜困难。困难。b)b)铜合金的锻造温度范围窄。铜合金的锻造温度范围窄。c)c)铜合金毛坯要加热到锻造温度上限。铜合金毛坯要加热到锻造温度上限。作业二：1、术语解释：氧化；脱碳；始锻温度；终锻温度；加热规范；装炉温图；加热速度；保温时间；球化退火；磷化处理；三段式加热。2、简述图2.3全封闭剪切下料装置工作原理。3、判断题：坯料直径越（大；小），允许加热速度越快；坯料导热性越（好、差），允许加热速度越快；材料截面尺寸越（大、小），温度应力越大；2020/11/550谢谢观赏！
