锻后热处理状态锻板成型的性能研究
常用金属材料热锻时的成形特性
铜与铜合金
绝大部分塑性高，变形抗力较低，变形温度低于950℃，但锻造温度范围窄，工序要求少(因温度容易下降)，除青铜和高锌黄铜外，其余希在速度较高的设备上锻造
可获得复杂形状的锻件
锻件形状尽量简化，最好不带薄的辐板、高的肋，锻件的余量、圆角半径、公差等应加大
3
高合金钢(合金的质量分数高于20％)和高温合金、莱氏体钢等
塑性低，变形抗力很大，锻造温度范围窄，锻锻件形状要简单，截面尺寸变化要小；最好采用挤压、多向模锻等提高塑性的工艺方法，锻压速度要合适
4
铝合金
大多数具有高塑性，变形抗力低，仅为碳钢的l／2左右，变形温度为350一500°C
与序号l相近
5
镁合金
大多数具有良好塑性，变形抗力低，变形温度在500℃以下，希望在速度较低的液压机和压力机上加工
与序号l相近
6
钛合金
大多数具有高塑性，变形抗力比较大，锻造温度范围比较窄
与序号1、2相近；由于热导率低，锻件截面要求均匀，以减少内应力
常用金属材料热锻时的成形特性
序号
材料类别
热锻工艺特性
对锻件形状的影响
1
ωc＜0.65％的碳素钢及低合金结构钢
塑性高，变形抗力比较低，锻造温度范围宽
锻件形状可复杂，可以锻出较高的肋、较薄的腹板和较小的圆角半径
2
ωc＞0.65％的碳素钢，中合金的高强度钢、工具模具钢、轴承钢，以及铁素体或马氏体不锈钢等
有良好塑性，但变形抗力大，锻造温度范围比较窄
轴类大锻件锻后余热热处理工艺研究
Ｄｅ ｇｎ ＆ Ｄｅｖ ｏｐｍ ｅｎ ｓｉ ｅｌ ｔ
轴类大锻件锻后余热热处理工艺研究
李 一振 ’ ，黄 正。 ，夏琴 香
（． Ｉ广州造船厂有 限公司 ，广州 ５０ ８ ；２华南理工大学机械与汽车工程学院 ，广州 ：０ ４ ） １３２ ． ５ ６０ １
摘 要 ：为 提高锻 件热 处理 组织 力 学性 能并达 到提 高热处 理效 率、 降低 生产 成本、 节 能 的 目的， 根据 某 船 用大锻件 的力学性能要求，提 出一种大型锻件余热热处理工艺方法，该工艺方法 由余热正火和普通调质 处理丽部分组成；基于有 限元数值模拟软件Ｄ Ｆ Ｒ ３ ，对该锻件 的余热正火 调质 热处理过程进行 了 Ｅ Ｏ Ｍ－ Ｄ 数值模拟，获得 了锻件 余热热处理过程 中的温度、等效应力及组织变化规律。结 果表明，相对 常规热处理 工艺而言，在确保锻件具有理想的热处理组织及 良好的综合力学性 能前提下，采用余热热处理工艺能有效 地 缩短热 处理加 热 时 间。 关键词 ：轴类大锻件；余热正火；调质；数值模拟
Ｌ ｉ ｅ Ｉ ｚ ｎ，ＨＵ Ｎ ｅ ｇ，ＸＩ ｉｘａｇ Ｙ ｈ Ａ Ｇｚ ｎ ｈ ＡＱｎ ｉ ｎ
（１ Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ｈｐ ａｄＣｏ， ｔ ． ａ ｇ ｈ ｕ ５ ０ ８ ； ２ Ｓ ｕｈＣ ｉ ａ ｉｅ ｓ ｙｏ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｇ ｈ ｕ５ ０ ４ ． ａ ｇ ｈ ｕＳ ｉｙ ｒ ．Ｌ ｄ Ｇｕ ｎ ｚ ｏ １ ３ ２ ． ｏ ｔ ｈ ｎ ｖ ｒｉ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙＧｕ ｎ ｚ ｏ １ ６ ０） Ｕｎ ｔ
ｔ ｅ ｖ ｒａ ｉ ｕｌｓｏ ｅ ｅ ａｕｒ ｅ ｕｉ ａｅ ｔｓｒ ｓａ ｄ ｍｅａ ｌ ｇ ａ ｈｉ ｔｕ ｔ ｒ ｕ ｉ ｇ’ｅ ｔｔｅ ｔ ｎ ｒ ｂ ａｎｅ ｈ ａ ｉｔｏｎ ｒ ｅ ｆｔ ｍｐ ｒ ｔ ｅ， ｑ ｖ ｌ ｎ ｔｅｓ ｎ ｔ ｌｏ ｒ ｐ ｃ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｄ ｒｎ ｈ ａ ．ｒ ａｍｅ ｔａ ｅ ｏ ｔ ｉ ｄ． Ｉ ｈ ｔｓ ｏｗｓ ｔ ｔｃ ｍｐａ ｉ ｇ ｗｉｈ ｔ ｅ ｃ ｎ ｎｔｏ ａ ｅ ｔｔｅ ｔ ｎ ， ｎｄ ｒｔ ｅ ｃ ｎ ｔ ｈａ ｈ ｅ ｉｅ ｔ ｌ ｒ ｐ ｃ ｈａ ｏ ｒｎ ｔ ｈ ｏ ｖｅ ｉ ｎ ｌｈ ａ ｒ ａｍｅ ｔ ｕ ｅ ｈ ｏ ｄｉ ｏｎ ｔ ｔｔ ｅ ｄ ｓｒ ｄ ｍｅ ａｌ ａ ｈｉ ｉ ｏｇ ｓｒ ｃｕｒ ｎ ｏ ｒ ｈｅ ｓｖ ｃ ａ ｉ ａ ｒ ｐ ｒｉｓ ａ ｅ ｇｕ ａ ｔｅ ａ ｓ ａ ｔ ｒｌ ， ｈ ｅ ｔｎｇ ｈｏ ｒ ａ ｈ ｒｅ ｔｕ ｔ ｅ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｅ ｎ ｉ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌｐ ｏ ｅ ｔ ｌ ａ ｎ ｅ ｄ ｓ ｒ ｆ ｃ ｏ ｉｙ ｔ ｅ ｈ ａｉ ｕ ｓｃ ｎ ｂｅ ｓ ｏ ｔ ｎ ｅ ｒ ｉ ｇ ｅ ｔｙｂｙ ａ ｏｐ ｉ ｇ ｔ ｅｈ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｏ ｅ ｓｆ ｒａ ｔ ｒ ｅ ｔ ｉ ｚ ｔｏｎ． ｒ ａ ｌ ｄ ｔｎ ｈ ｅ ｔ ｅ ｔ ｎ பைடு நூலகம்ｃ ｓ ｆｅ ｈ ａ ｌ ａ ｉ ｔ ｐｒ ｏ ｕｔ ｉ Ｋ ｅ ｒ ：Ｌｏ ｇ．ｈａ ａ ｙ ｆ ｒ ｉ ｇ；Ｈｅ ｔｔｅ ｔ ｎ ｒａ ｔ ｒ ｅ ｔｕｔｌｚ ｔｏ ｖ ｗｏ ｄｓ ｎ ｓ ｆ ｈｅ ｖ ｇ ｎ ｔ ｏ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔｆ ｆｅ ｈ ａ ｉｉａ ｉ ｎ；Ｔｈ ｒ ｌｒ ｆｎ ｎｇ； ｍｅ ｉ ａ ｏ ｅ ｍａ ｅ ｉ ｉ Ｎｕ ｒｃ ｌ
热处理工艺对锻造件和铸造件的力学性能的提升
热处理工艺对锻造件和铸造件的力学性能的提升热处理工艺是指通过加热、保温和冷却等工序，对金属材料进行组织和性能的改变，从而提高其力学性能的一种工艺。
在现代工业生产中，热处理工艺被广泛应用于锻造件和铸造件的生产过程中，能够显著提升其力学性能。
锻造件是通过锤击或压力将金属材料塑形成型的工艺。
它具有优良的力学性能和组织结构均匀性，但在锻造过程中会引入一定数量的缺陷，如晶界错位、畸变和杂质等。
这些缺陷会导致锻造件的强度、韧性和耐磨性等力学性能下降。
热处理工艺可以通过改变锻造件的组织结构和缺陷的分布，进而提高其力学性能。
热处理工艺中的退火和正火是常用于提升锻造件力学性能的方法。
退火是将锻造件加热到一定温度，然后在低温下缓慢冷却，以改变其组织结构和消除缺陷。
通过退火，可以提高锻造件的延展性和韧性，改善其抗拉强度和硬度。
正火是将锻造件加热到一定温度，然后迅速冷却，用于增加锻造件的硬度和耐磨性。
铸造件是通过将熔融金属注入模具，冷却固化后得到的一种工艺。
由于冷却速度较快，铸造件的组织结构通常较为致密，但存在晶粒的不均匀分布和孔隙等缺陷。
同时，由于铸造过程中金属的凝固过程较长，易产生过渡组织，导致铸造件力学性能下降。
热处理工艺可以改善铸造件的组织结构和缺陷，提高其力学性能。
热处理工艺中的淬火和回火是常用于提升铸造件力学性能的方法。
淬火是将铸造件加热到一定温度，快速冷却至室温。
通过淬火，可以使铸造件的硬度和耐磨性大幅提高，但其韧性和延展性会下降。
回火是将淬火后的铸造件重新加热到一定温度，在一定时间内保温后冷却。
通过回火，可以改善铸造件的韧性和延展性，同时适度降低硬度，使其具有更好的综合力学性能。
总之，热处理工艺能够通过改变锻造件和铸造件的组织结构和缺陷，提高其力学性能。
退火、正火、淬火和回火等热处理方法都具有各自的优势和应用范围，可以根据锻造件和铸造件的具体要求选择合适的热处理工艺。
通过合理应用热处理工艺，可以使锻造件和铸造件的力学性能得到有效提升，确保产品的质量和可靠性。
大型锻件锻后热处理的研究及注意事项
河北汇 工机械设备有 限公 司 （ 巨鹿 ０ ５ ５ ２ ５ ０ ） 杨钟胜
大 型 锻 件 的 白点 和氢 脆 缺 陷 的危 害性 很 大 ，所
以 大 型锻 件 锻 后 热 处 理 要 求 防 止 白点 和 氢 脆 ，同
瞬 间 形成 ，而 是 逐 渐 形成 的 。从 停 锻到 出现 白 点 ， 需 要 经 历一 段时 间 ，这 段时 间称 之 为 白 点形 成 的孕 育 期 或潜 伏 期 。孕 育 期 的长 短取 决 于钢 的含 氢量 ， 同时 也取 决 于锻 件 的厚 度 。
力 ，重结 晶细 化 晶粒 ，同时 去 氢 。
１ ． 有关钢 中白点 的基本概念
（ １ ）白点的危害性 白点是过 高 时 ，钢 显著 变
脆 ，从 本 质来 看 ， 白点也 属 于脆 性 破 坏 。 白点 的存 在 使 钢 的 力学 性 能 特 别 是 横 向 塑 性 和 韧 性 急 剧 降 低 ，成 为最 危 险 的断 裂源 ，严 重影 响 零件 的 使 用性 能 和 寿 命 。 因此 ，锻 件 中一 旦 发现 白点 ，则 该 锻件 必须 报 废 。 （ ２ ） 白点 的 形 貌 在 锻 件 的 纵 向断 裂 面 上 呈
中含有足够数量的氢是形成白点的必要条件，内应
力 的存 在具 有 促进 白点形 成 的作 用 。 （ ５ ）白 点 的 三大 特 点 ① 白点 从 来 不 在 锻 件 的 表面 形 成 。根 据 有 关资 料表 明 ，其形 成 总是 在 锻 件 内部 ，含有 白点 的 区域 离锻 件 表 面有 相 当一 段 距 离 ，约 ５ ０ ｍｍ。② 白点是 在 锻 后 ，当 锻件 冷 却 到 比
即进 行 锻后 去 氢 退火 。
锻件热处理
锻件热处理
锻件热处理
锻件锻完后为什么还要进行热处理---目的在于细化锻造过程中所造成的粗大晶粒,消除加工硬化和残余应力,降低硬度,改善切削加工性能,防止在锻件内部产生白点,保证获得所需的金属组织和机械性能,为最终热处理作好准备。
常用的有以下6种。
完全退火--消除锻造过程中造成的粗大不均匀组织和魏氏组织,使晶粒细化,并消除锻件的残余应力和降低硬度。
球化退火---获得球状渗碳体和铁素体组织,它不仅硬度变低,而且在切削加工时易于得到光洁的加工的加工面,在随后淬火时也不易产生变形裂纹。
<高碳钢、高碳合金工模具钢>
等温退火---不仅能缩短退火时间,并能得到均匀的组织,降低硬度。
在重要的大型锻件中,还可以用来扩散氢气,防止白点产生。
铝合金和铜合金的锻后热处理一般采用退火工艺。
目的是消除加工硬化、应力、提高塑性。
正火---可得到较细的珠光体,能提高锻件机械性能适于机械加工。
<低碳钢(包括不锈钢,耐热钢)、中碳钢及低碳合金钢>
正火并高温回火---消除正火冷却时产生的应力,提高塑性和韧性。
调质---锻件具有良好的综合机械性能。
16MnR锻件的热处理一般则属于正火处理，正火一般为AC3（或Acm）＋30－50℃。
建议正火温度890－930保温，保温时间1.8分／mm。
但具体的最好是先做试验。
锻后热处理
对设备的要求及其区别
由热处理的特点易知所有设备 所需材料： 1，砌筑炉墙需使用耐火材料、 保温材料； 2，炉内金属构件所需耐热金属 材料； 3，电热元件所需电热材料；
对设备的要求及其区别
对耐火材料的要求： ●足够的耐火度 ●一定的高温结构强度 ●良好的热稳定性 ●良好的体积稳定性 ●良好的化学稳定性 ●较小的热导率、密度和比热容等 电热材料的性能要求: ●有一定的高温强度； ●高温下有良好的抗氧化性； ●比电阻高和电阻温度系数小； ●加工性好，易于焊接。
锻后热处理工艺研讨
——第一次讨论课
组员：靳晓诚 何文浩 张东晓
目录：
一 锻后热处理的作用和目的
二
三 四
锻后热处理方法和炉子类型
具体实施规范固态下加 热到预定温度， 保温一定时间， 然后以预定的方 式冷却到室温的 一种热加工工艺。
锻后热处理
锻后热处理又称第一热处理或预备热处理。 材料成型制备的流程一般为冶炼、浇铸、均匀化 退火、锻造、预备热处理、机械加工、最终热处 理、精加工、稳定化热处理、装配。
注意事项
淬火： (1)10%盐水淬火冷却速率快，且不会有淬裂及淬火不均匀之 现象，可称是最理想之淬硬用冷却剂。 (2)水中有杂质比纯水更适合当淬火液，使得冷却速度增加， 可防止淬火斑点的发生。
回火： （1）合金钢一般使用急冷；工具钢则以徐冷方式为宜。工 具钢自回火温度急冷时，因残留奥氏体变态而易产生回火裂 痕；合金钢若采用徐冷的冷却方式，易导致回火脆性。 （2）防止回火变形，实施加压回火处理，利用热浴或空气 淬火等减少残留应力，用机械加工方式矫正。
锻后热处理目的
1.调整锻件硬度，以利锻件进行切削加工； 2.消除锻件内应力，以免在机械加工时变形； 3.改善锻件内部组织，细化晶粒，为最终热处 理做好组织准备； 4.对于不再进行最终热处理的锻件，锻件热处 理即为最终热处理，应保证达到规定的力学性 能要求。
轴类大锻件锻后余热热处理工艺
汇报人：日期:•引言•轴类大锻件锻后余热热处理工艺概述•轴类大锻件锻后余热热处理工艺流程及参数优化•轴类大锻件锻后余热热处理工艺实验研究及性能分析•轴类大锻件锻后余热热处理工艺在生产中的应用及效果分析•结论与展望•参考文献引言轴类大锻件在工业中具有重要应用，如汽车、航空航天、能源等领域。
锻后余热热处理是提高锻件综合性能的关键环节，对于提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。
研究轴类大锻件锻后余热热处理工艺有助于提高锻件性能、拓展应用领域、促进相关行业发展。
研究背景和意义目前，国内外对于轴类大锻件锻后余热热处理工艺的研究主要集中在工艺参数优化、组织结构调控、力学性能提升等方面。
近年来，随着材料科学、计算机模拟等技术的不断发展，对于锻后余热热处理工艺的研究更加深入，研究手段也更加丰富。
未来，轴类大锻件锻后余热热处理工艺的研究将更加注重多学科交叉、跨领域合作，以实现工艺的智能化、精细化、绿色化发展。
研究现状和发展趋势轴类大锻件锻后余热热处理工艺概述余热热处理工艺是一种在锻造后利用锻件自身残余的热量进行热处理的工艺方法。
余热热处理工艺可以充分利用锻件自身的热量，节省能源，同时可以简化热处理设备，降低成本。
余热热处理工艺的定义和特点特点定义余热热处理工艺的类型和原理根据锻件的材料和性能要求，余热热处理工艺可以分为多种类型，如淬火、回火、正火等。
原理余热热处理工艺的原理是利用锻件自身残余的热量进行热处理，使锻件达到所需的力学性能和显微组织结构。
应用范围余热热处理工艺在轴类大锻件生产中有着广泛的应用，如汽车、轮船、发电机组等。
应用效果通过余热热处理工艺，可以显著提高锻件的力学性能和耐磨性，同时可以简化生产流程，降低成本。
余热热处理工艺在锻件生产中的应用及参数优化1 2 3锻后余热热处理是利用锻件在锻造后的余热进行热处理，以改善材料性能和组织结构。
工艺流程通常包括加热、保温、冷却三个阶段，其中加热方式的选择对热处理效果有着重要影响。
锻件的成形及其力学性能研究
锻件的成形及其力学性能研究锻件是指金属材料经过锻造加工形成的零件，是机械和工业制造中不可或缺的部分。
锻造是利用锻压机将金属材料加热后施加压力变形成所需形状的加工工艺。
锻件和其它加工方式得到的零件相比，具有更为均匀的组织和更高的强度，因而在工业上得到广泛应用。
本文将从锻件的成形和力学性能两个方面来论述。
一、锻件的成形锻件是通过塑性变形而成的，这种变形会引起材料的内部结构、组织和性能的变化。
为了保证锻件的质量，需要在锻造过程中注意以下几个方面:1. 温度控制：金属材料加热的温度对锻件的形成和性能具有极大的影响。
加热温度过低会导致材料难以塑性变形，加热温度过高则会引起材料的烧损和晶粒长大。
因此，在锻造过程中需要根据材料的性质和要求合理控制加热温度。
2. 锤头和模具的设计：锤头和模具的设计对锻件的形成及其性能有着重要的影响。
锤头的速度和力度对锻件的形成和密实度会产生影响；而模具的形状和尺寸则会影响锻件的形状和尺寸精度。
3. 材料的选用：不同的金属材料在锻造过程中表现出不同的塑性和脆性。
需要根据零件的要求、制造成本和机械性能等因素选择合适的材料。
二、锻件的力学性能锻件的力学性能主要包括强度、韧性、硬度和疲劳等指标。
1. 强度：锻件的强度指锻件在受力时所能承受的最大应力值。
锻件的强度与其成形过程和材料的力学性能有关。
通常采用拉伸试验来测试锻件的强度。
2. 韧性：锻件的韧性指材料在受力时发生塑性变形的能力。
韧性越高，材料发生断裂的能力就越弱。
韧性测试可以采用冲击试验等方法。
3. 硬度：锻件的硬度是指材料表面的抵抗划痕或压痕的能力。
硬度测试可以采用压痕试验或磨损试验等方法。
4. 疲劳：锻件在受到反复变形和载荷作用时，可能发生疲劳现象，导致材料的开裂和破坏。
因此，在设计锻件时需要考虑材料的疲劳强度，采取合适的材料和结构设计措施。
总的来说，锻件的成形和力学性能是密切相关的。
通过合理的成形工艺和材料选用，可以获得优良的锻件性能，满足工业项目的需求。
热处理工艺对锻造材料的组织和力学性能的优化
热处理工艺对锻造材料的组织和力学性能的优化热处理工艺对锻造材料的组织和力学性能的优化锻造是一种重要的金属成形工艺，通过加热金属至一定的温度，然后在模具中施加压力，使其产生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的金属件。
锻造过程中，金属会发生晶粒细化、变形和组织变化等现象，这些现象对材料的力学性能产生重要影响。
为了进一步优化材料的组织和力学性能，常常需要进行热处理。
热处理是通过控制金属的加热、保温和冷却过程，对材料的组织和力学性能进行调控的工艺。
热处理可以改变材料的晶粒结构、相组成和形态，从而达到改善材料的硬度、韧性、强度和耐腐蚀性能等目的。
在锻造后，由于金属在高温下发生了塑性变形，晶粒会发生拉伸、变形和断裂，导致材料的力学性能下降。
而通过热处理，可以使晶粒重新长大，摆脱锻造过程中产生的缺陷，提高材料的力学性能。
热处理工艺中，常用的方法包括退火、时效、正火和淬火等。
其中退火是通过加热材料到一定温度，然后保温一段时间，最后缓慢冷却，使晶粒重新长大和形成均匀的组织。
退火可以消除锻造过程中产生的应力和缺陷，使材料的塑性和韧性得到恢复和提高。
时效是通过将材料加热到较低的温度，然后保温一段时间，最后冷却，使材料的强度和硬度得到增加。
时效可以使材料的晶粒和相团聚，形成致密的组织，提高材料的耐磨性和耐蚀性。
正火是通过将材料加热到高温，然后保温一段时间，最后冷却，使材料的晶粒长大并形成均匀的组织。
正火可以提高材料的强度和硬度，改善材料的耐磨性和耐蚀性。
淬火是通过将材料迅速冷却，使其形成马氏体组织，从而提高材料的强度、硬度和耐磨性。
淬火可以使材料的晶粒细化，并形成致密的组织。
通过合理选择和控制热处理工艺参数，可以对锻造材料的组织和力学性能进行优化。
首先，应根据不同的材料和需求，选择适当的热处理方法。
比如，对于需要提高材料的硬度和强度的情况，可以采用淬火工艺；对于需要提高材料的韧性和韧度的情况，可以采用退火工艺。
其次，应控制热处理过程中的温度、时间和冷却速度等参数。
为什么大型锻件锻后要进行热处理呢
为什么大型锻件锻后要进行热处理呢大型锻件的锻后热处理，又称第一热处理或预备热处理，通常是紧接在锻造过程完成之后进行的。
其主要目的是：1.消除锻造应力，降低锻件的表面硬度，提高其切削加工性能，这是锻后热处理最直接和最初级的目的。
2.对于不再进行最终热处理(或产品热处理)的锻件，通过锻后热处理还应使锻件达到产品技术条件所要求的各种性能指标。
这类锻件大多属于由碳钢或低合金钢制成的锻件。
3.调整与改善大型锻件在锻造过程中所形成的过热与粗大组织，降低大型锻件内部化学成分与金相组织的不均匀性，细化钢的奥氏体晶粒；提高锻件的超声波探伤性能，消除草状波，使得锻件中的各种内部缺陷都能够较清晰地显示出来，以杜绝不合格锻件向下道工序的转移。
4.对于各类重要大型锻件来说，在制订锻后热处理工艺时，必须首先考虑的是防止和消除白点问题。
为此，必须知道制作此锻件的大型钢锭的冒口端取样定氢结果，用以作为钢中平均氢含量的数据,然后通过大型锻件的扩氢计算确定为保证锻件中不出现白点缺陷所必须的去氢退火时间，并在锻后热处理工艺过程中给于安排。
这是在制订大型锻件锻后热处理工艺时最为重要和必须首先解决的问题，必须切实做到，以免因出现白点而使锻件报废。
5.对于由经过一次真空处理或两次真空处理钢水制成的大型锻件,如果其钢锭冒口取样定氢数值低于此锻件钢种的无白点极限氢含量，则在制订锻后热处理工艺时可不考虑去氢问题。
但是，如果锻件对消除钢的氢致脆化或对钢中残余氢含量的数值有明确规定时，则在制订锻后热处理工艺时,仍然要通过扩氢计算确定所必须的去氢退火时间，并给以精心安排，以保证达到设计图纸和有关技术文件对大型锻件所规定的各种要求。
最后，有资料介绍，锻造过程中的中间退火，能使钢中硫化物夹杂球形化及分散化,对改善大型锻件的横向性能(主要是冲击韧性)是有利的。
大型锻件热处理基本知识
大型锻件热处理基本知识大型锻件的热处理分为锻后热处理和性能热处理两种。
一．锻后热处理（一）锻后热处理的目的锻后热处理，又称为第一热处理或预备热处理，通常是紧接在锻造过程完成之后进行的，有正火、回火、退火、球化、固溶等几种形式。
其主要目的是：1.消除锻造应力，降低锻件的表面硬度，提高切削加工性能和防止变形。
2.对于不再进行调质处理的工件，应使锻件达到技术条件所要求的各种性能指标，如强度、硬度、韧性等。
这类工件大多属于碳钢或低合金钢锻件。
3.调整与改善大型锻件在锻造过程中所形成的过热与粗大组织，减少其内部化学成分与金相组织的不均匀性，细化晶粒。
4.提高锻件的超声波探伤性能，消除草状波，使锻件中其它内部缺陷能够清晰地显示出来，以利于准确判别和相应地处理。
5.对于含氢量高的钢种延长回火时间，以避免产生白点或氢脆开裂的危险。
对于绝大多数大型锻件来说，防止白点是锻后热处理的首要任务，必须完成。
（二）正火正火主要目的是细化晶粒。
将锻件加热到相变温度以上，形成单一奥氏体组织，经过一段均温时间稳定后，再出炉空冷。
正火时的加热速度为：在700℃以下应缓慢，以减少锻件中的内外温差和瞬时应力，最好在650~700℃之间加一个等温台阶；在700℃以上，尤其在Ac1（相变点）以上，应提高大型锻件的加热速度，争取获得更好一些的晶粒细化效果。
正火的温度范围通常在760~950℃之间，根据成分含量不同的相变点不同而定。
通常，碳与合金含量越低，正火温度越高，反之则越低。
有些特殊钢种可达1000~1150℃范围。
但不锈钢及有色金属的组织转变却是靠固溶处理来实现的。
正火后的空冷应尽量使锻件散开和垫起，以促进快速实现相变并冷却均匀，减少组织应力。
大型锻件正火后可以空冷至表面100~200℃，然后在220~300℃之间设一个台阶，保温一段时间再加热回火。
（三）回火回火的主要目的是扩氢。
并且还可以稳定相变后的组织结构，消除组织转变应力及降低硬度，使锻件易于加工并不产生变形。
锻后热处理
锻后热处理一、锻后热处理的目的：锻后热处理又称第一热处理或预备热处理。
主要目的是防止白点与氢脆，消除内应力，降低硬度，改善锻件的切削性能，改善零件内部组织，细化晶粒，为最终热处理做好组织准备。
对不再进行最终热处理的零件，通过本道热处理工序后，达到零件技术条件规定的各项要求。
钢的正火和退火选择一般原则：正火和退火在某种程序上有相似之处，它们在实际生产中，有时可以相互代替的。
退火和正火的选用原则主要从如下三方面考虑：1、从使用性能上考虑：如果钢件的性能要求不太高，随后不再进行淬火和回火的话，则往往可以用正火来提高力学性能；但如果零件的形状比较复杂，正火的冷却速度有形成裂纹危险的话，则采用退火。
另外从减少最终热处理（淬火）的变形开裂倾向来看，退火比正火好。
2、从切削性能上考虑：一般来说，金属的硬度在160-240HBS范围内的切削加工性能比较良好，过高的硬度不但难以加工且会造成刀具很快磨损，而过低的硬度则形成很长的切削缠绕刀具，造成刀具发热和磨损，加工后零件表面粗糙度较大。
低中碳结构钢以正火作为预先热处理比较合适，高碳结构钢和工具钢则以退火较好。
3、从经济上考虑：正火比退火的生产周期短，能耗少且操作简单，故在可能的条件下应优先考虑以正火代替退火。
装炉时应注意什么？解释一下台车炉均温、保温、封炉冷、炉冷概念：装炉时应全面考虑工艺要求、加热均匀性、便于目测、出炉方便、冷却均匀等，并力求做到台车负荷均匀。
台车炉均温指炉顶偶达到规定之温度，保温指炉温、件温、偶温三温一致，工件温度及其均匀性以大表读数和目测工件表面颜色为准。
封炉冷为停火并关闭闸板、点火孔炉冷，在冷却过程中不得打开炉门和炉盖。
炉冷台车炉400度，井式炉300度以上停火关闭闸板炉内冷却，在上述温度下为打开闸板冷却。
退火、正火缺陷，返修方法：过烧形成原因：加热温度过高使晶界氧化或局部熔化。
返修方法：报废。
黑斑形成原因：高碳钢加热温度过高保温时间过长使渗碳体石墨化，断口呈灰黑色。
热处理工艺对钢材的锻造性能的调控
热处理工艺对钢材的锻造性能的调控热处理工艺是一种通过控制钢材的加热和冷却过程，来改变钢材的组织结构和性能的方法。
在钢材的生产加工中，热处理工艺可以调控钢材的锻造性能，提高钢材的强度、韧性和耐磨性等性能，从而满足不同应用领域的要求。
热处理工艺对钢材的锻造性能的调控主要包括两个方面，一是通过调整钢材的加热温度，控制钢材的晶粒尺寸和相变行为；二是通过控制钢材的冷却速率，调整钢材的组织结构和相含量。
首先，加热温度对钢材的锻造性能有着重要影响。
加热温度可以影响钢材的晶粒尺寸和相变行为，进而影响钢材的力学性能。
一般来说，较高的加热温度可以促使钢材的晶粒长大，提高钢材的塑性和延展性，从而改善钢材的锻造性能。
然而，过高的加热温度可能导致钢材的相变行为过早发生，从而影响钢材的成分均匀性和组织稳定性。
因此，在具体应用中需要根据钢材的成分和要求的性能，合理选择加热温度，以实现最佳的锻造效果。
其次，冷却速率对钢材的锻造性能同样具有重要影响。
冷却速率可以调整钢材的组织结构和相含量，进而影响钢材的硬度、强度和韧性等性能。
通常情况下，较快的冷却速率可以促使钢材的奥氏体相变为马氏体，从而提高钢材的硬度和强度。
而较慢的冷却速率可以促使钢材的奥氏体相变为铁素体，从而提高钢材的韧性。
因此，通过控制冷却速率，可以实现钢材性能的有选择性调控，以满足不同要求的应用场景。
除了加热温度和冷却速率外，热处理工艺还可以通过调整钢材的保温时间和时效温度，进一步优化钢材的性能。
保温时间可以影响钢材的相转变和组织演变过程，从而影响钢材的总体性能。
时效温度可以促使钢材的析出相形成或长大，从而提高钢材的强度和硬度。
因此，在热处理工艺中，保温时间和时效温度也需要进行合理调控，以实现最佳的性能效果。
总结起来，热处理工艺是一种通过控制钢材的加热和冷却过程，来改变钢材的组织结构和性能的方法。
热处理工艺对钢材的锻造性能的调控主要包括调整加热温度、控制冷却速率、优化保温时间和时效温度等方面。
锻造裂纹与热处理裂纹原理形态
一：锻造裂纹与热处理裂纹形态一：锻造裂纹一般在高温时形成，锻造变形时由于裂纹扩大并接触空气，故在100X或500X 的显微镜下观察，可见到裂纹内充有氧化皮，且两侧是脱碳的，组织为铁素体，其形态特征是裂纹比较粗壮且一般经多条形式存在，无明细尖端，比较圆纯，无明细的方向性，除以上典型外，有时会出现有些锻造裂纹比较细。
裂纹周围不是全脱碳而是半脱碳。
淬火加热过程中产生的裂纹与锻造加热过程形成的裂纹在性质和形态上有明显的差别。
对结构钢而言，热处理温度一般较锻造温度要低得多，即使是高速钢、高合金钢其加热保温时间则远远小于锻造温度。
由于热处理加热温度偏高，保温时间过长或快速加热，均会在加热过程中产生早期开裂。
产生沿着较粗大晶粒边界分布的裂纹；裂纹两侧略有脱碳组织，零件加热速度过快，也会产生早期开裂，这种裂纹两侧无明显脱碳，但裂纹内及其尾部充有氧化皮。
有时因高温仪器失灵，温度非常高，致使零件的组织极粗大，其裂纹沿粗大晶粒边界分布。
结构钢常见的缺陷：1 锻造缺陷（1）过热、过烧：主要特征是晶粒粗大，有明显的魏氏组织。
出现过烧说明加热温度高、断口晶粒粗大，凹凸不平，无金属光泽，晶界周围有氧化脱碳现象。
（2）锻造裂纹：常产生于组织粗大，应力集中处或合金元素偏析处，裂纹内部常充满氧化皮。
锻造温度高，或者终端温度低，都容易产生裂纹。
还有一种裂纹是锻造后喷水冷却后形成的。
（3）折叠：冲孔、切料、刀板磨损、锻造粗糙等原因造成了表面缺陷，在后续锻造时，将表面氧化皮等缺陷卷入锻件本体内而形成折缝。
在显微镜上观察时，可发现折叠周围有明显脱碳。
2 热处理缺陷（1）淬裂：其特点是刚健挺直，呈穿晶分布，起始点较宽，尾部细长曲折。
此种裂纹多产生于马氏体转变之后，故裂纹周围的显微组织与其它区域无明显区别，也无脱碳现象。
锻造_热处理实验报告
一、实验目的1. 理解锻造与热处理的基本原理及其在金属材料加工中的应用。
2. 掌握锻造工艺参数对材料组织与性能的影响。
3. 学习使用锻造设备和热处理设备，了解其操作流程。
4. 通过实验，分析锻造热处理对材料微观组织、力学性能的影响。
二、实验仪器与材料1. 仪器：锻造设备（锤、钳、模具等）、加热炉、冷却设备、金相显微镜、洛氏硬度计、抛光机、腐蚀剂等。
2. 材料：碳钢、合金钢等金属材料。
三、实验原理1. 锻造：通过高温加热使金属塑性增加，在外力作用下改变其形状和尺寸的加工方法。
2. 热处理：通过加热、保温和冷却，使金属内部组织发生变化，从而改变其性能。
四、实验步骤1. 锻造工艺（1）将金属加热至适宜温度（通常为金属熔点的70%左右）。
（2）将加热后的金属放入模具中，进行锻造操作。
（3）根据需要，对锻造后的工件进行热处理。
2. 热处理工艺（1）将锻造后的工件加热至适宜温度（通常为Ac3以上30～50℃）。
（2）保温一段时间，使工件内部组织达到均匀状态。
（3）以适当的冷却速度冷却工件，使其组织发生转变。
五、实验结果与分析1. 金相组织观察通过金相显微镜观察锻造热处理后的工件组织，分析其微观结构变化。
2. 力学性能测试使用洛氏硬度计测试工件的硬度，分析热处理对硬度的影响。
3. 性能分析根据实验结果，分析锻造热处理对工件组织、性能的影响。
六、实验结论1. 锻造热处理可以显著改善金属材料的组织结构和性能。
2. 锻造工艺参数（如加热温度、保温时间、冷却速度等）对工件组织、性能有显著影响。
3. 通过合理的锻造热处理工艺，可以提高金属材料的强度、硬度、韧性等性能。
七、实验注意事项1. 锻造过程中，应严格控制加热温度、保温时间和冷却速度，以获得理想的组织结构。
2. 热处理过程中，应选择合适的加热炉和冷却设备，确保工件温度均匀。
3. 在实验过程中，应注意安全，防止烫伤、火灾等事故发生。
八、实验总结本次实验使我们对锻造热处理工艺有了更深入的了解，掌握了锻造工艺参数对材料组织、性能的影响。
中碳结构钢件的锻造成形与锻后调质一次完成的热加工新技术
中碳结构钢件的锻造成形与锻后调质一次完
成的热加工新技术
中碳结构钢件的锻造成形与锻后调质一次完成的热加工新技术是针对传统钢材热加工工艺缺陷提出的一种新型技术。
该技术通过锻造和调质一次完成，可大大提高工作效率和产品品质。
首先，该技术采用中碳结构钢件作为原料，在高温下进行锻造成形。
这样可以在一定程度上改善材料的组织结构，提高钢材的力学性能和耐磨性。
其次，锻造完成后，中碳结构钢件将通过调质工艺，进一步提高钢材的性能。
该技术采用高温固溶和低温沉淀等工艺，使钢材表面形成均匀细小的碳化物，从而提高钢材的强度和硬度，并且改善钢材的耐腐蚀性。
总而言之，中碳结构钢件的锻造成形与锻后调质一次完成的热加工新技术是当前热加工行业的一种创新技术。
该技术不仅提高了生产效率，而且极大地提高了产品的质量和性能。
未来，该技术将不断优化和完善，助力钢材行业更快、更好、更强的发展。
关于锻后余热热处理的认知
碳在金属里随着碳含量的增加 ， 依次以固溶体 、 渗碳体和石墨的形式存在 。碳在低碳钢 中主要 以固 溶体存在 ，而在金属里以固溶体形式存在 的数量是 有限的 ， 所以在 中、 高碳钢里 ， 除了以固溶体形式存 在的碳外 ，其余 的碳就与铁发生化学反应而 生成 Ｆ ｅ ｃ （ 渗碳体） ， 以渗碳体的形式存在于金属中。 随着
山西 冶 金
第３ ９卷
小、 耐磨性越差、 强度越小 ， 但塑性越好。比如 ， 钢在
淬火时 ， 加热 、 保温后 的奥氏体快速冷却 ， 很快处 于
低温状态 ，这时高温态 的 ＾ ｙ — Ｆ ｅ 通过同素异晶转变 到 低 温 态 的 — Ｆ ｅ ，而 一 Ｆ ｅ对 碳 的 溶 解 能 力 比
般： 含碳 量 越高 ， 金属 的硬度 越 大 、 耐 磨性 越好 、 强度
作者 简介 ： 韩海军（ １ ９ ６ ８ 一） ， 男， 高级工程师 ， 从 事材料成 型方
面 的技 术 研 究 工作 。
越大 ， 但塑性越差 ； 反之 ， 含碳量越低 ， 金属的硬度越
Ｅ－ｍａ ｉ ｌ ： ｓ ｘ ｖ ｉ ｂ ｉ ｂ ＠１ ２ ６ ． Ｃ Ｏ Ｉ Ｉ Ｉ
总第 １ ６ ４期 ２ ０ １ ６年 第６期
山 西 冶 金
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＭＥ Ｔ ＡＩ 工ＵＲＧＹ
Ｔ ｏ ｔ ａ ｌ １ ６ ４
Ｎｏ ． ６， ２０１ ６
ＤＯＩ ： １ ０ ． １ ６ ５ ２ ５ ￣． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｅ ｎ １ ４ － １ １ ６ ７ ／ ｔ ｆ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ６ ． １ ４
层传导到金属 的内部 ，这样就必然存在外表面温度 要高于内层温度的现象 ，同样外表面的体积膨胀就
热锻实验报告
一、实验目的1. 熟悉热锻工艺的基本原理和方法；2. 掌握热锻设备的使用方法；3. 通过实验，提高对热锻工艺的认识和操作技能；4. 分析热锻过程中的变形、组织和性能变化。
二、实验原理热锻是一种金属塑性加工方法，通过加热使金属在高温状态下具有较好的塑性，然后在压力作用下使金属产生塑性变形，从而获得所需的形状和尺寸。
热锻工艺包括加热、塑性变形和冷却三个阶段。
三、实验材料实验材料为45号钢，尺寸为100mm×50mm×30mm。
四、实验设备1. 热处理炉：用于加热实验材料；2. 液压机：用于施加压力；3. 真空炉：用于真空保护；4. 金相显微镜：用于观察组织和性能。
五、实验步骤1. 加热：将实验材料放入热处理炉中，加热至800℃，保温1小时，使材料达到奥氏体状态；2. 塑性变形：将加热后的材料放入液压机中，施加压力，使材料产生塑性变形。
实验过程中，分别施加200MPa、300MPa、400MPa、500MPa、600MPa、700MPa、800MPa的应力；3. 冷却：将变形后的材料放入冷却水中，进行快速冷却；4. 取样：将冷却后的材料进行切割、磨光、抛光，制备金相试样；5. 金相观察：利用金相显微镜观察试样的组织和性能。
六、实验结果与分析1. 金相组织观察通过金相显微镜观察，实验材料在热锻过程中，随着应力的增加，晶粒逐渐细化，位错密度逐渐增加。
在200MPa应力下，晶粒较为粗大，位错密度较低；在800MPa应力下，晶粒细小，位错密度较高。
2. 性能分析（1）抗拉强度：实验结果表明，随着应力的增加，材料的抗拉强度逐渐提高。
在200MPa应力下，材料的抗拉强度为530MPa；在800MPa应力下，材料的抗拉强度为660MPa。
（2）屈服强度：实验结果表明，随着应力的增加，材料的屈服强度逐渐提高。
在200MPa应力下，材料的屈服强度为420MPa；在800MPa应力下，材料的屈服强度为540MPa。
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工程科技与产业发展科技经济导刊 2016.27期
锻后热处理状态锻板成型的性能研究
刘 超 刘玉平
（青岛兰石重型机械设备有限公司 山东 青岛 266426）
随着压力容器大型化的发展趋势，超大、超厚封头
板料的需求也不断增强，但受国产板料板宽、板厚的
限制，无法轧制满足需求的钢板，所以使用大型锻板
压制封头的应用越来越普遍。
但锻件的成本与工期显
著高于同规格同材质的钢板，本文以锻后热处理状态
12Cr2Mo1V Ⅳ锻板封头为例，在减少了锻板性能热处
理工序下，验证了封头锻板经历热成型及最终热处理后
的性能可以满足要求，节约了成本及锻件制造周期。
1封头技术指标
一台加氢反应器的封头，规格SR1343×113（96min）
mm，材质为12Cr2Mo1V锻，技术条件要求材料性能
满足NB/T47008-2010《承压设备用碳素钢和低合金钢
锻件》中的规定：封头经过
Max.PWHT：×32小时，Min.
PWHT：×8小时，性能要求满足室温拉伸强度 Rm，590～760MPa，室温屈服强度 ReL,420～620MPa，V型缺口夏比冲击功 KV2(-30℃)，J≥54(三个试样平均值)，≥48(一个试样最低值)。
2 封头锻板的制备
本设备公称厚度为113mm，按照NB/T47008-2010《承压设备用碳素钢和低合金钢锻件》要求，原交货状态为N+T。
对锻板试样做以下因素考虑：
1)封头减薄量需要满足技术参数的要求：封头压制过程中，材料强度的高低与壁厚减薄量的大小没有直接关系[2]，故只要在理论保证减薄量的要求下订购锻板即可；
2)封头锻板的弯曲性能满足要求，不至于锻板在压制过程中由于弯曲变形产生断裂，故本次切取锻后热处理状态的试样，测试弯曲试验。
考虑到封头的性能参数达标是最终目的，我们对锻板不进行性能热处理，只需要通过封头压制成型后的热处理工艺，来保证产品技术指标要求。
按照计算的下料尺寸进行锻板的制造，要求本次12Cr2Mo1V钢锻件采用电炉冶炼加炉外精炼和真空脱气精炼生产的本质细精粒镇静钢。
为便于后序验证，我们随封头锻板制备两组试板，一组为锻板试板；一组为封头母材试板。
试板与封头锻板同炉，锻造和热处理工艺相同。
3 锻板弯曲性能检测
为确保后续封头成型的可行性和性能，交货时封头锻板进行粗加工后按JB/T4730.5-2005进行100%磁粉检测，Ⅰ级合格。
制备三组弯曲试样，从两块直径3700mm（下料尺寸）的封头板边缘去掉外缘约60mm（不包括圆弧余面）后在板的上中下处取下三条冷弯试样：30*30*360，紧靠封头上下面的两根分别作背弯、侧弯，中间一根不定方向冷弯，来模拟封头的成型， 制备了180°的弯曲试验，ɑ=180°，以上结果均无裂纹。
从试验结果看，锻板的锻后热处理具备压制条件。
4 封头成型及热处理
封头成型按照如下工艺执行，
封头热成
型：×90分钟，装炉温度≤850℃，速度控制在≤200℃/H。
为改善正火冷却条件，封头热处理时以使封头顶部消除气膜层，在封头板中心机加工出水冷时的过流孔
Φ350mm。
封头正火（加速冷却）按照×135分钟，装炉温度≤850℃，速度控制在≤200℃/H，吊入水槽水冷，控制从出炉到进水的时间在3分钟内；封
头回火：×180分钟，空冷，确保回火在正火后12小时内完成。
锻板封头在热处理时，附带封头母材试板。
5 封头的性能检测
按照技术条件要求，对封头母材试板进行进行焊后模拟热处理，实测值如下：
表1 封头母材试板力学性能
检验项目
12Cr2Mo1V锻件
要求值
封头母材试板实测值
PWHT Max PWHT Min
室温拉伸强度
Rm，MPa
590～760595632
室温屈服强度
ReL，MPa
420～620448528
室温延伸率 A，%≥182723
室温断面收缩率
Z，%
≥458281
V型缺口夏比
冲击功 KV2(-
30℃)，J
≥54(三个试样平
均值)，≥48(一
个试样最低值)
280、279、271311、303、299从上表我们很明显可以看出，封头最终热处理后的性能是比较理想的，满足技术条件的要求，封头性能合格。
6结论
1）本次制作的锻后热处理的锻板具备压制封头的条件，满足封头成型要求。
2）母材试板性能测试结果满足技术要求，证明了锻后热处理状态（非正火+回火热处理）12Cr2Mo1V Ⅳ锻板可以通过封头热处理来满足技术条件的要求，为节约成本及锻件制造周期提供了参考。
参考文献：
[1]GB150.1~150.4-2011，压力容器[S].
[2]程巩固，沈国劬．大型厚壁半球形封头拉伸成形研究[J].核动力工程, 2000, 21(2):134-140.
摘 要：本文通过对锻后热处理状态12Cr2Mo1V Ⅳ锻板封头压制前后，材料性能的检测，证明了该锻后
热处理状态下的锻板具备压制封头的条件；证明了锻后热处理状态12Cr2Mo1V Ⅳ锻板可以通过封头热处
理来满足技术条件的要求，节约了成本及锻件制造周期。
关键词：锻板；封头；锻后热处理
中图分类号：G357.2文献标识码：C文章编号：2096-1995(2016)27-0057-01
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