中小型锻件常用热处理工艺介绍(精)

2.3 锻造工艺解析

机械制造工艺基础——锻压工艺
5、平锻机上模锻：
• 平锻机的主要结构与曲柄压力机相同。只因滑块是作水平运动，故称平锻机。
机械制造工艺基础——锻压工艺
5、平锻机上模锻：
•平锻机上模锻的特点：（1）有两个分模面，可以锻出其他模锻方法无法锻出的锻件。（2）生产率高，400-900件/小时。（3）锻件尺寸精确，表面粗糙度低。（4）材料利用率达85-95%。（5）非回转体及中心不对称的锻件较难锻造。平锻机造价高。（6）适合于带头部的杆类和有孔零件的模锻成型。
机械制造工艺基础——锻压工艺
补充: 典型零件模锻工艺过程：（1）零件图纸的分析
（2）选择分模面
（3）确定锻孔
（4）确定模锻工序
（5）绘制锻件图
(6) 锻模设计
机械制造工艺基础——锻压工艺
（1）零件图纸的分析
• 汽车后闸传动杆零件，上下端面、四个大孔、 20.3孔的端面和8孔需机械加工，其余均需模锻锻出。
机械制造工艺基础——锻压工艺
1、模锻件图的绘制：
4)锻模圆角： •所有两表面交角处都应有圆角。一般内圆角半径（R）应大于其外圆半径（r）。 5)留出冲孔连皮： •锻件上直径小于 25mm 的孔，一般不锻出，或只压出球形凹穴。
机械制造工艺基础——锻压工艺
1、模锻件图的绘制：
• 大于25mm的通孔，也不能直接模锻出通孔，而必须在孔内保留一层连皮。 • 冲孔连皮的厚度s与孔径d有关，当d =30～ 80mm时，s =4～8mm。
机械制造工艺基础——锻压工艺
3.摩擦压力机上模锻
④ 摩擦压力机承受偏心载荷能力差，通常只适用于单膛锻模进行模锻。对于形状复杂的锻件，需要在自由锻设备或其它设备上制坯。 •应用：适合于中小件的小批生产。如铆钉、螺钉、螺母、气门、齿轮和三通阀体等。

常见零件的热处理

一、齿轮1.渗碳及碳氮共渗齿轮的工艺流程毛坯成型→预备热处理→切削加工→渗碳（碳、氮共渗）、淬火及回火→（喷丸）→精加工2.感应加热和火焰加热淬火齿轮用钢及制造工艺流程3.高频预热和随后的高频淬火工艺流程锻坯→正火→粗车→高频预热→精车（内孔、端面、外圆）滚齿、剃齿→高频淬火→回火→珩齿二、滚动轴承1.套圈工艺流程2.滚动体工艺流程（1）冷冲及半热冲钢球钢丝或条钢退火→冷冲或半热冲→低温退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品（2）热冲及模锻钢球棒料→热冲或模锻→球化退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品（3）滚子滚针钢丝或条钢（退火）→冷冲、冷轧或车削→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→附加回火→精磨→成品三、弹簧1.板簧的工艺流程切割→弯制主片卷耳→加热→弯曲→余热淬火→回火→喷丸→检查→装配→试验验收2.热卷螺旋弹簧工艺流程下料→锻尖→加热→卷簧及校正→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收3.冷卷螺旋弹簧工艺流程下料→锻尖→加热→卷簧及校正→去应力回火→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收四、汽车、拖拉机零件的热处理1.铸铁活塞环的工艺流程（1）单体铸造→机加工→消除应力退火→半精加工→表面处理→精加工→成品（2）简体铸造→机加工→热定型→内外圆加工→表面处理→精加工→成品2.活塞销的工艺流程棒料→粗车外圆→渗碳→钻内孔→淬火、回火→精加工→成品棒料→退火→冷挤压→渗碳→淬火、回火→精加工→成品热轧管→粗车外圆→渗碳→淬火、回火→精加工→成品冷拔管→下料→渗碳→淬火、回火→精加工→成品3.连杆的工艺流程锻造→调质→酸洗→硬度和表面检验→探伤→校正→精压→机加工→成品4.渗碳钢气门挺杆的工艺流程棒料→热镦→机加工成型→渗碳→淬火、回火→精加工→磷化→成品5.合金铸铁气门挺杆的工艺流程合金铸铁整体铸造（间接端部冷激）→机械加工→淬火、回火→精加工→表面处理→成品合金铸铁整体铸造（端部冷激）→机械加工→消除应力退火→精加工→表面处理→成品钢制杆体→堆焊端部（冷激）→回火→精加工→成品钢制杆体→对焊→热处理→精加工→表面处理→成品6.马氏体型耐热钢排气阀的工艺流程马氏体耐热钢棒料→锻造成型→调质→校直→机加工→尾部淬火→抛光→成品7.半马氏体半奥氏体型耐热钢（Gr13Ni7Si2）排气阀的工艺流程棒料→顶锻→精压→热处理→精加工→成品8.奥氏体耐热钢排气阀的工艺流程棒料→顶锻→精压→阀面和尾部堆焊耐热合金→热处理→杆部滚压或软氮化→精加工→成品9.半轴调质的工艺流程合金结构钢棒料→锻造成形→正火或退火→机械加工→调质→校直→精加工→成品10.半轴的表面淬火的工艺流程棒料→锻造成形→预先热处理→校直→机械加工→表面淬火→校直→精加工→成品11.柱塞副和喷油嘴偶件的工艺流程热扎退火棒料→自动机加工成型→热处理→精加工→时效→成品12.拖拉机履带板（1）40SiMn2履带板的热处理热轧成形→下料→机加工→热处理→成品（2）ZGMn13履带板的热处理铸造成型→热处理→成品五、金属切削机床零件的热处理1.机床导轨（1）MM7125平面磨床立柱镶钢导轨锻造→正火→机加工→消除应力退火→机加工→淬火→回火→磨（2）M9025工具曲线磨床镶钢导轨锻造→退火→机加工→淬火→回火→磨（3）S788轴承磨床镶钢导轨机加工→消除应力退火→机加工→渗碳→淬火→回火→磨→时效（4）MZ208轴承磨床镶钢导轨锻造→退火→机加工→消除应力退火→机加工→淬火→冰冷处理→回火→磨→时效2.机床主轴（1）CA6104车窗主轴（45钢）下料→粗加工→正火→机加工→高频淬火→回火→磨（2）T68、T611镗床的镗杆及MGB132磨床的主轴（35CrMoAlA钢）下料→粗车→调质→精车→消除应力处理→粗磨→渗氮→粗磨（3）SGC630精密丝杠车床主轴（12CrNi3A）锻造→正火→机加工→渗碳→正火→校直→消除应力→机加工→头部淬火→颈部淬火→回火→磨→时效（4）X62W万能升降台铣床主轴（球墨铸铁QT60-2）铸造→机加工→淬火→回火（5）M1040无心磨床主轴（球墨铸铁QT60-2）铸造→机加工→正火→机加工3.丝杠（1）7级或7级精度一下的一般丝杠（45钢）下料→正火或调质→校直→消除应力处理→机加工（2）6级或6级以上精密不淬硬丝杠（T10或T12钢）球化退火→机加工→消除应力处理→机加工→时效→精加工（3）中大型精密淬硬丝杠（CrWMn）锻造→球化退火→机加工→消除应力→机加工→消除应力→机加工→淬火、回火→冰冷处理→回火→探伤→机加工→时效→精加工→时效→精加工（4）中小型精密淬硬丝杠（9Mn2V）锻造→球化退火→机加工→消除应力→机加工→淬硬淬火→回火→冰冷处理→回火、探伤→机加工→时效→精加工→时效→精加工（5）滚珠丝杠（GCr15，GCr15SiMn）4.弹簧卡头（1）卧式多轴自动车床夹料卡头（9SiCr）锻造→退火→机加工→淬火→回火→机加工→磨开口→胀大定型（2）卧式多轴自动车床送料卡头（T8A钢）锻造→退火→机加工→淬火→回火→磨（3）仪表机床小型专用卡头（60Si2）退火→机加工→淬火→回火→磨（4）磨阀辨机床专用卡头（65Mn）锻造→正火→高温→回火→机加工→淬火→回火→机加工5.摩擦片（1）X62W万能升降台铣床摩擦片（A3）机加工→渗碳→淬火→回火→机加工→回火（2）DLMO电磁离合器摩擦片（65Mn）冲片→淬火→回火→磨（3）电磁离合器摩擦片（6SiMnV）锻造→退火→切片→淬火→回火→磨6.FW250万能分度头主轴（45）锻造→正火→机加工→淬火→回火→机加工7.万能分度头蜗杆（20Cr）正火→机加工→渗碳→机加工→淬火→回火→机加工8.三爪卡盘卡爪（45）正火→机加工→淬火→回火→高频淬火→回火→法蓝→磨加工9.三爪卡盘丝（45）锻造→正火→机加工→淬火→回火→法蓝→磨六、活塞1.20CrMnMo钢制活塞的热处理锻造→正火→检验→机加工→渗碳→检验→正火→淬火→清洗→回火→检验→喷砂→磨削2.钒钢活塞的热处理下料→锻造→检验→预先淬火→球化退火→检验→机加工→淬火→回火→检验→磨削七、凿岩机钎尾锻造→退火→检验→渗碳→检验→淬火→回火→清洗→检验→磨削。

常见零件的热处理方式

一、齿轮1.渗碳及碳氮共渗齿轮的工艺流程毛坯成型→预备热处理→切削加工→渗碳（碳、氮共渗）、淬火及回火→（喷丸）→精加工2.感应加热和火焰加热淬火齿轮用钢及制造工艺流程3.高频预热和随后的高频淬火工艺流程锻坯→正火→粗车→高频预热→精车（内孔、端面、外圆）滚齿、剃齿→高频淬火→回火→珩齿二、滚动轴承1.套圈工艺流程2.滚动体工艺流程（1）冷冲及半热冲钢球钢丝或条钢退火→冷冲或半热冲→低温退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品（2）热冲及模锻钢球棒料→热冲或模锻→球化退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品（3）滚子滚针钢丝或条钢（退火）→冷冲、冷轧或车削→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→附加回火→精磨→成品三、弹簧1.板簧的工艺流程切割→弯制主片卷耳→加热→弯曲→余热淬火→回火→喷丸→检查→装配→试验验收2.热卷螺旋弹簧工艺流程下料→锻尖→加热→卷簧及校正→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收3.冷卷螺旋弹簧工艺流程下料→锻尖→加热→卷簧及校正→去应力回火→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收四、汽车、拖拉机零件的热处理1.铸铁活塞环的工艺流程（1）单体铸造→机加工→消除应力退火→半精加工→表面处理→精加工→成品（2）简体铸造→机加工→热定型→内外圆加工→表面处理→精加工→成品2.活塞销的工艺流程棒料→粗车外圆→渗碳→钻内孔→淬火、回火→精加工→成品棒料→退火→冷挤压→渗碳→淬火、回火→精加工→成品热轧管→粗车外圆→渗碳→淬火、回火→精加工→成品冷拔管→下料→渗碳→淬火、回火→精加工→成品3.连杆的工艺流程锻造→调质→酸洗→硬度和表面检验→探伤→校正→精压→机加工→成品4.渗碳钢气门挺杆的工艺流程棒料→热镦→机加工成型→渗碳→淬火、回火→精加工→磷化→成品5.合金铸铁气门挺杆的工艺流程合金铸铁整体铸造（间接端部冷激）→机械加工→淬火、回火→精加工→表面处理→成品合金铸铁整体铸造（端部冷激）→机械加工→消除应力退火→精加工→表面处理→成品钢制杆体→堆焊端部（冷激）→回火→精加工→成品钢制杆体→对焊→热处理→精加工→表面处理→成品6.马氏体型耐热钢排气阀的工艺流程马氏体耐热钢棒料→锻造成型→调质→校直→机加工→尾部淬火→抛光→成品7.半马氏体半奥氏体型耐热钢（Gr13Ni7Si2）排气阀的工艺流程棒料→顶锻→精压→热处理→精加工→成品8.奥氏体耐热钢排气阀的工艺流程棒料→顶锻→精压→阀面和尾部堆焊耐热合金→热处理→杆部滚压或软氮化→精加工→成品9.半轴调质的工艺流程合金结构钢棒料→锻造成形→正火或退火→机械加工→调质→校直→精加工→成品10.半轴的表面淬火的工艺流程棒料→锻造成形→预先热处理→校直→机械加工→表面淬火→校直→精加工→成品11.柱塞副和喷油嘴偶件的工艺流程热扎退火棒料→自动机加工成型→热处理→精加工→时效→成品12.拖拉机履带板（1）40SiMn2履带板的热处理热轧成形→下料→机加工→热处理→成品（2）ZGMn13履带板的热处理铸造成型→热处理→成品五、金属切削机床零件的热处理1.机床导轨（1）MM7125平面磨床立柱镶钢导轨锻造→正火→机加工→消除应力退火→机加工→淬火→回火→磨（2）M9025工具曲线磨床镶钢导轨锻造→退火→机加工→淬火→回火→磨（3）S788轴承磨床镶钢导轨机加工→消除应力退火→机加工→渗碳→淬火→回火→磨→时效（4）MZ208轴承磨床镶钢导轨锻造→退火→机加工→消除应力退火→机加工→淬火→冰冷处理→回火→磨→时效2.机床主轴（1）CA6104车窗主轴（45钢）下料→粗加工→正火→机加工→高频淬火→回火→磨（2）T68、T611镗床的镗杆及MGB132磨床的主轴（35CrMoAlA钢）下料→粗车→调质→精车→消除应力处理→粗磨→渗氮→粗磨（3）SGC630精密丝杠车床主轴（12CrNi3A）锻造→正火→机加工→渗碳→正火→校直→消除应力→机加工→头部淬火→颈部淬火→回火→磨→时效（4）X62W万能升降台铣床主轴（球墨铸铁QT60-2）铸造→机加工→淬火→回火（5）M1040无心磨床主轴（球墨铸铁QT60-2）铸造→机加工→正火→机加工3.丝杠（1）7级或7级精度一下的一般丝杠（45钢）下料→正火或调质→校直→消除应力处理→机加工（2）6级或6级以上精密不淬硬丝杠（T10或T12钢）球化退火→机加工→消除应力处理→机加工→时效→精加工（3）中大型精密淬硬丝杠（CrWMn）锻造→球化退火→机加工→消除应力→机加工→消除应力→机加工→淬火、回火→冰冷处理→回火→探伤→机加工→时效→精加工→时效→精加工（4）中小型精密淬硬丝杠（9Mn2V）锻造→球化退火→机加工→消除应力→机加工→淬硬淬火→回火→冰冷处理→回火、探伤→机加工→时效→精加工→时效→精加工（5）滚珠丝杠（GCr15，GCr15SiMn）4.弹簧卡头（1）卧式多轴自动车床夹料卡头（9SiCr）锻造→退火→机加工→淬火→回火→机加工→磨开口→胀大定型（2）卧式多轴自动车床送料卡头（T8A钢）锻造→退火→机加工→淬火→回火→磨（3）仪表机床小型专用卡头（60Si2）退火→机加工→淬火→回火→磨（4）磨阀辨机床专用卡头（65Mn）锻造→正火→高温→回火→机加工→淬火→回火→机加工5.摩擦片（1）X62W万能升降台铣床摩擦片（A3）机加工→渗碳→淬火→回火→机加工→回火（2）DLMO电磁离合器摩擦片（65Mn）冲片→淬火→回火→磨（3）电磁离合器摩擦片（6SiMnV）锻造→退火→切片→淬火→回火→磨6.FW250万能分度头主轴（45）锻造→正火→机加工→淬火→回火→机加工7.万能分度头蜗杆（20Cr）正火→机加工→渗碳→机加工→淬火→回火→机加工8.三爪卡盘卡爪（45）正火→机加工→淬火→回火→高频淬火→回火→法蓝→磨加工9.三爪卡盘丝（45）锻造→正火→机加工→淬火→回火→法蓝→磨六、活塞1.20CrMnMo钢制活塞的热处理锻造→正火→检验→机加工→渗碳→检验→正火→淬火→清洗→回火→检验→喷砂→磨削2.钒钢活塞的热处理下料→锻造→检验→预先淬火→球化退火→检验→机加工→淬火→回火→检验→磨削七、凿岩机钎尾锻造→退火→检验→渗碳→检验→淬火→回火→清洗→检验→磨削。

锻件的热处理

锻件的热处理1.热处理常用设备及其使用热处理加热的专用设备称为热处理炉，根据热处理方法的不同，所用的加热炉也不同，常用的有箱式电阻炉等。

箱式电阻炉如图所示。

按工作温度可分为高温、中温及低温炉三种，其中以中温箱式电阻炉应用最广，其最高工作温度为950℃，可用于碳素钢、合金钢的退火、正火、淬火。

操作电阻炉时应注意炉衬严禁掩击，进料时不得随意乱抛，不要触碰电阻丝，以免引起短路。

电阻炉本体及温度控制系统应经常保持清洁，勤检查，防止烧毁电热元件。

炉内的氧化铁屑必须经常清除干净，以防粘在电热元件上发生短路。

Array 2.锻件的热处理工艺及其基本操作热处理是指将钢在固态下加热、保温、冷却，以改变钢的内部组织结构，从而获得所需性能的一种工艺。

锻件在热处理时，要根据零件的形状、大小、材料及其成分和性能要求，采用不同的热处理方法，如退火、正火、淬火、回火及表面热处理等。

1.退火将锻件或加热到某个温度（碳钢为740〜880℃)，保温一定时间，随后缓慢冷却（一般随炉冷却约100℃/h)的处理工艺称为退火。

退火的主要目的是降低硬度，消除内应力，改善组织和性能，为后续的机械加工和热处理做好准备。

2.正火将钢加热到某个温度，（碳钢为760〜920℃)，保温一定时间，随后从炉中取出，在静止空气中冷却的处理工艺称为正火。

锻件正火的目的与退火基本相似，但正火的冷却速度比退火稍快，故能得到较细密的组织，机械性能较退火好。

正火后的钢硬度比退火高，对于低碳钢的工件更具存良好的切削加工性能（实践表明，硬度在HB170〜HB230范围内的钢锻件，切削加工性能较好，硬度过高或过低，切削加工性能均会下降）。

而对于中碳合金钢和高碳钢的工件，则因正火后硬度偏高，切削加工性能较差，以采用退火为宜。

正火难以消除内应力，为防止工件的裂纹和变形，对大件和形状复杂件仍多采用退火处理。

从经济方面考虑，正火比退火的生产周期缩短，设备利用率提高，节约能源，降低成本，操作简便，所以在可能条件下，应尽量以正火代替退火。

锻件的热处理

（一）钢的普通热处理
• • “四把火”（退火、正火、淬火、回火）的工艺过程； “四把火”对零件加工和使用的影响和作用。
1、退火 • 退火是将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。其主要目的是均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，调整硬度，消除内应力和加工硬化，改善钢的成形及切削加工性能，并为淬火做好组织准备。 • 根据加热温度可分为临界温度（Ac1或Ac3）以上或以下的退火。 • 前者又称相变重结晶退火，包括完全退火、扩散退火、不完全退火和球化退火。后者包括再结晶退火及去应力退火。 • 按照冷却方式可分为等温退火和连续冷却退火。
（6）去应力退火 • 去应力退火：为消除铸造、锻造、焊接和机加工、冷变形等冷热加工在工件中造成的残留内应力而进行的低温退火，称为去应力退火。去应力退火是将钢件加热至低于Ac1的某一温度(一般为500 ℃～650 ℃)，保温后随炉冷却, 这种处理可以消除约50%～80%的内应力, 不引起组织变化。
（3）淬火的方法 • 选择适当的淬火方法同选用淬火介质一样，可以保证在获得所要求的淬火组织和性能条件下，尽量减小淬火应力，减小工件变形和开裂倾向。 • ①单介质淬火法 • 它是将奥氏体状态的工件放入一种淬火介质中一直冷却到室温的淬火方法。 • ②双介质淬火法 • 它是先将奥氏体状态的工件在冷却能力强的淬火介质中冷却至接近Ms点温度时，再立即转入冷却能力较弱的淬火介质中冷却，直至完成马氏体转变。一般用水作为快冷淬火介质，用油作为慢冷淬火介质。有时也可以采用水淬、空冷的方法。
•
从热处理工艺性能考虑，对于形状复杂要求变形很小的工件，如果钢的淬透性较高，例如合金钢工件，可以在较缓慢的冷却介质中淬火，如有些淬透性很高的钢，甚至可以在空气中冷却淬火，因此淬火变形更小。 • 但是并非所有工件均要求很高的淬透性，例如承受弯曲或扭转的轴类零件，其外缘承受最大应力，轴心部分应力较小，因此保证一定淬透层深度就可以了。一些汽车、拖拉机的重负荷齿轮通过表面淬火或化学热处理，获得一定深度的均匀淬硬层，即可达到表硬心韧的性能要求，甚至可以采用淬透性低的低淬透性钢制造。焊接用钢采用淬透性低的低碳钢制造，目的是避免焊缝及热影响区在焊后冷却过程中得到马氏体组织，从而可以防止焊接构件的变形和开裂。

锻后热处理工艺讨论课

锻后热处理工艺研讨学院：班级：小组成员：指导老师：日期：3013年10月17日目录一、锻件热处理概述： (2)二、锻件热处理的目的和作用 (2)三、中小型锻件热处理 (2)四、大型锻件热处理 (8)五、热处理炉 (10)参考文献： (12)锻后热处理工艺研讨一、锻件热处理概述：锻件在机械加工前后，均须进行热处理。

机械加工前的热处理称为锻件热处理（也称毛坯热处理或第一热处理）。

机械加工后的热处理称为零件热处理（也称最终热处理或第二热处理）。

通常锻件热处理是在锻压车间进行的，有些零件尤其是大型锻件的热处理通常是与锻后冷却结合在一起进行的。

二、锻件热处理的目的和作用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。

锻件常用的热处理方法有：退火、正火、调质、淬火、与时效等。

三、中小型锻件热处理中小型锻件根据钢种和工艺要求不同，选择不同的热处理方法。

1.常用优质碳素结构钢锻件热处理工艺如表1。

表1 锻件的如处理种类及应用2.锻件热处理是按一定的热处理规范进行的，根据锻件的钢种，断面尺寸及技术要求等，并参考有关手册和资料等制定。

优质碳素结构钢热处理规范见表2表2 优质碳素结构钢热处理规范四、大型锻件热处理由于大型锻件的断面尺寸大，生产过程复杂其热处理应考虑以下特点：①组织性能很不均匀；②晶粒粗细不均；③存在较大残余应力；④一些锻件容易产生白点缺陷。

因此，大型锻件热处理的任务，除了消除应力，降低硬度之外，主要主要是预防锻件出现白点；其次则是使锻件化学成分均匀化，调整与细化锻件组织。

1.防止白点的热处理对白点敏感的大型锻件进行锻后冷却与热处理时，若能将氢大量扩散出去，同时尽量减小组织应力，就可避免产生白点。

氢在钢中的扩散速度和锻件的温度、组织、尺寸等有关，有关资料表明，锻件在锻后冷却过程中，当温度降至650及360时，氢在钢中的扩散速度很大。

锻造工艺介绍

锻造工艺介绍锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。

锻造和冲压同属塑性加工性质，统称锻压。

锻造是机械制造中常用的成形方法。

通过锻造能消除金属的铸态疏松、焊合孔洞，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。

机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。

锻造按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。

冷锻一般是在室温下加工，热锻是在高于坯料金属的再结晶温度上加工。

有时还将处于加热状态，但温度不超过再结晶温度时进行的锻造称为温锻。

不过这种划分在生产中并不完全统一。

钢的再结晶温度约为460℃，但普遍采用800℃作为划分线，高于800℃的是热锻；在300～800℃之间称为温锻或半热锻。

锻造按成形方法则可分为自由锻、模锻、冷镦、径向锻造、挤压、成形轧制、辊锻、辗扩等。

坯料在压力下产生的变形基本不受外部限制的称自由锻，也称开式锻造；其他锻造方法的坯料变形都受到模具的限制，称为闭模式锻造。

成形轧制、辊锻、辗扩等的成形工具与坯料之间有相对的旋转运动，对坯料进行逐点、渐近的加压和成形，故又称为旋转锻造。

锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、铜、钛等及其合金。

材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。

一般的中小型锻件都用圆形或方形棒料作为坯料。

棒料的晶粒组织和机械性能均匀、良好，形状和尺寸准确，表面质量好，便于组织批量生产。

只要合理控制加热温度和变形条件，不需要大的锻造变形就能锻出性能优良的锻件。

铸锭仅用于大型锻件。

铸锭是铸态组织，有较大的柱状晶和疏松的中心。

因此必须通过大的塑性变形，将柱状晶破碎为细晶粒，将疏松压实，才能获得优良的金属组织和机械性能。

经压制和烧结成的粉末冶金预制坯，在热态下经无飞边模锻可制成粉末锻件。

锻件粉末接近于一般模锻件的密度，具有良好的机械性能，并且精度高，可减少后续的切削加工。

锻件的热处理种类及应用

“蛤蟆皮” 铝合金、铜合金的坯料，在镦粗时表
由于坯料过热，晶粒粗大而引起
表面面形成“蛤蟆皮”，或者出现类似秸有粗晶环的铝合金毛坏，在镦粗时也会出现这种现象
皮的粗糙表面，严重时还要开裂
魏氏 α 相或（α+β）钛合金坏料过热后，其显微由于加热温度超过了（α+β）钛合金的 β 转变温度而
（普通正火）钢和过共析钢加热到 Acm+30-50℃，氏组织或过共析钢的网状钢和过共析钢的热
保温一定时间后空冷，得到珠光体型碳化物，减小应力，改善切
处理
组织的热处理
削加工性能
二段正火按普通正火加热保温后，先把工件快减少变形和消除非正常组用于形状复杂或断
冷到 Ar1 以下 550℃左右，然后再放入
白点在合金结构钢中常见，在普通碳
钢中也有发现
缩孔残余在锻件低倍检查时，出现不规则的皱由于钢锭冒口部分产生的集中缩孔未切除干净，开坯
折状缝隙，形似裂纹，呈现深褐色或
和轧制时残留在钢坯内部而产生的
灰白色；高倍检查缩孔残余附近有大
量非金属夹杂物，质脆易剥落
铝合金挤压经热处理后供应的铝合金挤压棒材，主要是由于铝合金中 Mn、Cr 等元素以及挤压时金属
热处理工艺
将时效强化合金或不锈钢、耐热钢加改善锻态时的强化相不均匀分用于不锈钢、耐
热到一定高温（不锈钢、耐热钢为布，降低硬度、提高塑性、抗热钢和时效强化
1000-1150℃）使强化相全部或大部蚀性及导电性或为以后的时效
合金
分溶入固溶体，并调整晶粒尺寸，然
处理进行准备
后以较快速度（水、空气等）冷却
棒材上的粗在其横断面外层环形内出现粗大晶与挤压筒壁之间的摩擦，使棒材表面层变形剧烈所致

第3章锻造的加热规范

3.1 一般加热方法
• 金属锻前加热方法，按所采用的热源不同，可以分为两大类：火焰加热、电加热。 1. 火焰加热 • 火焰加热是一种传统的加热方法。 • 能源：燃料(煤、油、煤气等)燃烧时所产生的热量； • 通过对流、辐射把热能传给坯料表面，再由表面向中心热传导，使整个坯料加热。
• 优点：燃料来源方便、加热炉修造容易，加热费用较低，适应性强。 • 特点：应用广泛，适用于各种大、中、小型坯料的加热。 • 缺点：劳动条件差，加热速度慢，加热质量差，热效率低等。
• 钢料在火焰炉内加热时，炉气成分中的O2、CO2、H2O 等气体与钢料表面之间会产生氧化与脱碳。 • 可逆过程，向右是氧化反应，向左是还原反应。其中O2、 CO2、H2O 是氧化性气体，CO、H2 为还原性气体。
• 所谓空气消耗系数又称空气过剩系数：燃料燃烧实际供给的空气量与理论计算空气量之比。 • 要无氧化，则须使炉气成分中不存在O2，而炉气中的O2 含量多少，与空气消耗系数有关。 • 空气充足（α大），炉气中除含有惰性气体N2 外，还有大量CO2、H2O 及过剩O2，则呈氧化性。 • 空气不足（α小），除含N2、CO2、H2O 外，还有还原性气体H2、CO 等，仍具有一定的氧化性。随着空气进给量的减少，即空气消耗系数α降低，炉气中H2、CO 含量增加，而CO2、H2O 减少。
第3章锻造的加热规范
• 锻前需要加热目的：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。 • 锻后热处理目的：获得良好的锻后组织，便于机械加工。 • 锻前加热、锻后冷却与热处理对提高锻造生产率，保证锻件质量以及节约能源消耗等都有直接影响，是锻造生产过程不可缺少的重要环节。
• 综上所述，是否产生氧化取决于空气消耗系数α，炉气的k1 、k2值及加热温度。

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。

1模锻方法与工艺解析

2锻造种类
（三）按行业应用 ■飞机锻件按重量计算，飞机上有85%左右的的构件是锻件。飞机发动机的涡轮盘、后轴颈（空心轴）、叶片、机翼的翼梁, 机身的肋筋板、轮支架、起落架的内外筒体等都是涉及飞机安全的重要锻件。飞机锻件多用高强度耐磨、耐蚀的铝合金、钛合金、镍基合金等贵重材料制造。为了节约材料和节约能源，飞机用锻件大都采用模锻或多向模锻压力机来生产。 ■汽车锻件按重量计算，汽车上约有58%的锻件。一般的汽车由车身、车箱、发动机、前桥、后桥、车架、变速箱、传动轴、转向系统等 15个部件构成汽车锻件的特点是外形复杂、重量轻、工况条件差、安全度要求高。如汽车发动机所使用的曲轴、连杆、凸轮轴、前桥所需的前梁、转向节、后桥使用的半轴、半轴套管、桥箱内的传动齿轮等等，无一不是有关汽车安全运行的保安关键锻件。
液压机的最大缺点是生产效率低，占地面积较大。

5. 胎模锻
胎模锻是自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件的一种锻造方法. 介于自由锻和模锻之间的锻造方法。胎膜锻特点：胎模图示
(1)胎模不固定。 (2)不需要模锻设备，锻模简单，加工成本低； (3)工艺灵活，适应性强等优点。 (4)劳动强度大，效率低。
对复杂件预先的部分变形加工。有：
1）拔长模膛；
2）滚压模膛；
3）弯曲模膛；
4）切断模膛；
2.曲柄压力机上模锻曲柄压力机传动示意曲柄压力机上模锻特点： (1)产生静压力； (2)压力机行程固定；
(3)导向严细，自动顶件；
(4)锻模镶块组合简又省；
(5)清除氧化皮困难；
(6)效率高，锻件精，设备贵，宜大量生产。
锻造液压机有自由锻液压机、模锻液压机和切边
液压机之分。锻造生产常用的模锻液压机，又有通用模锻液压机和专用模锻液压机两大类。

锻造及锻后热处理工艺规范

锻造及锻后热处理工艺规范目录1.钢质自由锻件加热工艺规范2.钢锭（坯）加热规范若干概念3.加热操作守则4.锻造操作守则5.锻件锻后冷却规范6.锻件锻后炉冷工艺曲线7.锻件锻后热装炉工艺曲线8.冷锻件校直前加热、校直后（补焊后）回火工艺曲线9.锻件各钢种正火（或退火）及高温回火温度表10.锻件有效截面计算方法钢质自由锻件加热工艺规范一．范围：本规范规定了钢质自由锻件的通用加热技术条件。

本规范适用于碳素钢、合金钢、高合金钢、高温合金钢（铁基、镍基）的冷、热、半热钢锭（坯）的锻造前加热二．常用钢号分组和始、终锻加热温度范围：注1：始锻温度为锻前加热允许最高炉温，由于钢锭的铸态初生晶粒加热时过热倾向比同钢号钢坯小，故两者的锻前加热温度相差20℃~30℃；注2：根据产品的特性、锻件技术条件、变形量等因素，始锻温度可以适当调整；注3：本规范未列入的钢种，可按化学成分相近的钢号确定；注4：重要的、关键产品的、特殊材质的钢号，其加热工艺曲线由技术部编制；注5：几种不同的钢种，不同尺寸的钢锭（或坯料），在同一加热炉加热时，要以合金成分高的，尺寸大的钢锭（或坯料）为依据编制加热工艺曲线。

三．冷钢坯。

钢锭加热规范：钢锭（坯）加热规范若干概念1.钢锭（坯）入炉前的表面温度≥550℃的称为热钢锭，400~550℃的称为半热钢锭（坯），≤400℃的称为冷钢锭。

2.锻件半成品坯料的加热平均直径计算原则：δ -壁厚H- 高度或长度D- 外径1）实心圆类：当D>H时，按H计算；当D<H时，按D计算。

2）筒类锻坯：H>D 当H>δ时，按1.3δ计算。

3）空心盘（环）类：H<D当H>δ时，按δ计算；当H<δ时，按H计算。

3.为了避免锻件粗晶组织，最后一火的始锻温度可按其剩余锻造比（Y）确定：Y=1.3~1.6 最高加热温度1050℃Y<1.3 最高加热温度950℃4.不同钢种不同规格的坯料同炉加热时，装炉温度和升温速度均按较低的选用，保温时间按较长的选用。

锻造热处理

• 时效硬化是新相从过饱和固溶体中析出而得到强化。有时需要加入固溶强化元素W、Mo等。
• 抗腐蚀试验时的敏化处理
AP1000主管道固溶热处里
2.5.4锻件试样的模拟焊后热处理
• 由于锻件部件在今后的组装中要经历焊接、焊后热处理及焊接返修、焊接返修后的焊后热处理等数次热循环的作用。锻件试样的模拟焊后热处理的目的是通过模拟热循环的过程并在模拟焊后热处理结束后进行的机械性能试验结果中得出符合性能要求的结论，确保锻件材料在今后所经历的数次热循环后材料的力学性能和晶体结构等不会发生很大的影响和变化。
目的主要是使钢件得到马氏体（或贝氏体）组织，提高钢的硬度和强度。
淬火温度范围
冷却介质
冷却速度：盐水＞水＞盐浴＞油
淬火方法
单介质淬火：水、油冷
双介质淬火：水冷 + 油冷
分级淬火：＞Ms盐浴中均温＋空冷
等温淬火（在盐、碱浴中） → 下B
淬火缺陷
过热与过烧硬度不足和软点
第2讲
• 第2讲
• 锻造和热处理
• 锻造有锤锻、 • 水压机自由锻造、 • 模锻等领域。 • 大型锻件均采用水压机
自由锻造，其它从略。
水压机
2.1 锻造的目的
• 锻造有两个主要目的： • 一是成形 • 二是改善内部质量
2.2 锻造中的主要注意事项
• 2.2.1 钢锭的加热 • 2.2.2 温度与锻造阻力之间的关系 • 2.2.3 温度与保温时间对奥氏体晶粒度的影
•
另外对于平底孔，6dB方法可以用来比较缺陷的大
小，增加6dB缺陷的当量面积就扩大到原来的2倍，当量
直径就增加到原来的根号2倍。这种评价方法绝对不能用

3模锻件热处理

时效处理是把过饱和固溶体或经冷加工变形后的合金置于室温或加热至某一温度，保温一段时间，使先前溶解于基体内的物质，均匀弥散地析出。时效处理的目的是提高合金的强度和硬度。
大型锻件热处理
大型锻件特点由于大型锻件的断面尺寸大，生产过程复杂，其热处理应考虑以下特点：组织性能不均匀；晶粒粗细不均；存在较大残余应力；一些锻件容易产生白点缺陷。
大型锻件热处理
（防白点处理）锻后冷却过程所产生的组织应力是由奥氏体转变而引起的。因此，要减小组织应力，则要求奥氏体转变迅速、均匀、完全。从奥氏体等温转变曲线（C曲线）可知，位于C曲线鼻尖处温度时，奥氏体转变最快，珠光体钢的鼻尖温度为 620~660℃, 马氏体钢为 580~660℃ 及 280~320℃。因此，当锻件冷却到上述温度迚行等温转变，便可使奥氏体转变迅速、均匀、完全，这样就大大减小了组织应力。
２、白点
锻件在快速冷却过程中，由于钢中的氢和组织应力共同作用而在纵向断口上呈圆形或椭圆形的银白色斑点，而在横向上呈细小的裂纹。白点的存在对钢的性能极为不利，它使钢的机械性能降低。热处理时易使零件产生淬火开裂，使用时易造成零件断裂。原因是白点处为应力集中点，在应变和重复载荷作用下，常常成为疲劳源而导致零件疲劳断裂。白点多发生在珠光体类和马氏体类合金钢中，碳素钢程度较轻。（奥氏体、铁素体类钢、菜氏体合金钢）极少发现白点。白点是由于钢中的氢和组织应力共同作用的结果，冷却速度愈快，他们的作用愈显著，锻件尺寸愈大，白点也易形成。因此锻造白点敏感性钢的大锻件时，应特别注意冷却速度。
奥氏体不锈钢（１Ｃr１８Ｎi９、１Ｃr１８Ｎi９Ｔi等）在８００～５５０℃范围内缓冷时，有大量含铬的碳化物沿晶界析出而形成网状碳化物。这类钢中由于碳化物的析出使晶界出现贫铬现象，导致了抗晶间腐蚀能力的降低。

4.2(机制)

②对于承受弯曲和扭转的轴类、齿轮类零件，可选用低淬透性的钢制造。 ③设计和制造零件时，必须考虑钢的热处理尺寸效应。 4、测定方法末端淬火法：
根据GB225-2006的规定，钢的淬透性用J××-d表示，其中 J 表示端淬实验，d表示距淬火末端的距离, ××为该处测的硬度值,为HRC。如： J35-15表示距淬火末端15 mm处试样具有35 HRC的硬度值。临界淬透直径Dc：圆形钢棒在某种介质中能被淬透的最大直径。 Dc →淬透性
集肤效应
淬硬层深度主要取决于电流频率。
频率愈高，淬硬层愈浅。
2、常用感应加热方法的种类、特性及应用
感应加热名称
高频中频工频
常用频率
200～300kHz 2500～8000Hz 50 Hz
淬硬层深度 /mm
＜2 2～10 ＞10～15
应
用
小模数齿轮，中小型零件
大、中模数齿轮，直径较大的轴轧辊等大型零件，用作穿透加热
（不可逆回火脆性、第一类回火脆性）
避免在此温度范围回火 2、高温回火脆性：450～650℃
（可逆回火脆性、第二类回火脆性）再次高温回火并快冷或在合金钢中加入钼和钨等元素。
（使零件具有“表硬里韧”的力学性能） 4.2.5 表面热处理 4.2.5.1表面淬火：将工件表层快速加热到淬火温度，不等热量传至心部，立即冷却，使零件表面淬硬的热处理工艺。一、感应加热表面淬火电磁感应 1、原理
二、基本过程 1、分解: 化学介质分解成活性原子；
2、吸收: 活性原子被工件表面吸收形成固溶体或化合物； 3、扩散：活性原子向工件心部扩散，形成一定深度的扩散层。
三、常用方法
1、渗碳 ——将碳原子渗入钢件的表层 ( Carburize of steel )