锻造用钢锭和型材
大锻件 第4部分 锻造用钢锭及铸锭技术
第四部分锻造用钢锭及铸锭技术一、 大型钢锭的组织结构及类型1．大型钢锭的组织结构z 激冷层：锭身表面的细小等轴晶区。
厚度仅6~8mm ；因过冷度较大，凝固速 度快，无偏析；有夹渣、气孔等缺陷。
z 柱状晶区：位于激冷层内侧；由径向呈细长的柱状晶粒组成；由于树枝状 晶沿温度梯度最大的方向生长，该方向恰为径向，因此形成了柱状晶区；其凝固速度较快，偏析较轻，夹杂物较少；厚度约50~120mm 。
z 分枝树枝晶区：从柱状晶区向内生长；主轴方向偏离柱状晶，倾斜，并出现 二次以上分枝；温差较小，固液两相区大，合金元素及杂质浓度较大。
z A 偏析区：枝状晶间存在残液，比锭内未凝固的钢液密度小，向上流动，形成A 偏析；在偏析区合金元素和杂质富集，存在较多的硫化物，易产生偏析裂纹。
z 等轴晶区：位于中心部位；温差很小，同时结晶，成等轴晶区。
钢液粘稠， 固相彼此搭桥，残液下流形成V 偏析，疏松增多。
z 沉积锥区：位于等轴晶区的底端；由顶面下落的结晶雨、熔断的枝状晶形成的自由晶组成，显示负偏析；等轴的自由晶上附着大量夹杂物，其组织疏松，且夹杂浓度很大；应切除。
z 冒口区：最后凝固的顶部；因钢液的选择性结晶，使后凝固的部分含有大量的低熔点物质，最后富集于上部中心区，其磷、硫类夹杂物多；若冒口保温不良，顶部先凝固，因无法补缩形成缩孔；质量最差，应予切除。
2． 大型钢锭的类型z 普通钢锭高径比：=+dD H 2 1.8~2.5；通常，10吨以下的钢锭：2.1~2.3，10吨以上的钢锭：1.5~2；锥度：=%100-D Hd 3~4% ； 横断面为8棱角形。
大钢锭为16，24，32棱角。
z 短粗型钢锭高径比： 0.5~2；锥度： 8~12%。
高宽比减小，锥度加大有利于钢锭实现自下而上顺序凝固，易于钢水补缩，中心较密实；有利于夹杂上浮，气体外溢，减少偏析；锭身较短，钢水压力小，侧表面不易产生裂纹；锥度大，易脱模；可增加拔长锻比。
《锻造工艺及模具技术》复习提纲
《锻造工艺及模具技术》复习重点绪论一、锻造加工金属零件的优势1. 锻造的定义锻造——借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属零件的方法2. 特点：生产率高，锻件形状尺寸稳定、加工余量少，能消除内部缺陷和提高综合力学性能。
3. 优势：锻件韧性高、金属纤维组织合理、性能与内在质量稳定。
二、锻造方法分类、作用、应用范围分类：自由锻、模锻、特种锻。
作用：提高生产率，降低成本，提高质量。
应用范围：汽车、飞机、重机等有质量与特殊性能要求的零件。
第一章锻造用材料锻造用材料：主要有碳素钢、合金钢、有色金属及其合金按加工状态分：钢锭（大型锻件），轧材、挤压棒材和锻坯（中小型锻件）1.1 锻造用钢锭与型材钢锭主要缺陷：偏析——成分与杂质分布不均匀现象夹杂——不溶于金属机体的非金属化合物（非金属夹杂物）气体——残留在钢锭内部或表皮下形成的气泡缩孔和疏松——钢液冷凝收缩形成的收缩空洞、晶间空隙和气体析出的孔隙溅疤——浇注时钢液冲击模底飞溅并附着在模壁上的溅珠，与钢锭不能凝固成一体形成的疤痕锻造工艺在很大程度上可以消除上述缺陷，提高其综合力学性能型材主要缺陷：表面缺陷——划痕、折叠、发状裂纹、结疤、粗晶环等内部缺陷——碳化物偏析、非金属夹杂、白点等上述表面缺陷应在锻前去除，内部缺陷则应避免。
第二章锻前加热2.1 锻前加热的目的及方法目的：提高金属塑性，降低变形抗力，增加可锻性，使金属易于流动成型，使锻件获得良好的锻后组织与力学性能。
方法：1. 燃料（火焰）加热利用固体（煤、焦炭）、液体（重油、柴油）或气体（煤气、天然气）等燃料燃烧产生的热能加热。
燃料在燃烧炉内通过高温炉汽对流（650゜C ）、炉围辐射（650～1000゜C ）、炉底传导（1000゜C 以上）等方式使金属锻坯获得热量而被加热。
2. 电加热将电能转换成热能对锻坯加热。
加热方式：1）电阻加热（1）电阻炉：利用电流通过电热体产生热量加热（P14图2-1）（2）接触电加热：坯料接入电路利用自身电阻产生热量加热（P15图2-2）（3）盐浴炉加热：通过盐液导电产生热量加热（P15图2-3）2）感应加热感应器通入交变电流产生交变磁场，置于感应器中的锻坯内产生交变电势并形成交变涡流，进而通过锻坯的电阻产生的涡流发热和磁滞损失发热加热锻坯。
锻造重点
1.钢锭内部组织结构怎样？2.大型钢锭与型材有哪些内部缺陷？这些缺陷是如何形成的？如何防止？3.常用的下料方法有哪些？各自的适用范围及其优缺点？4.为什么轴向加压剪切法能提高下料质量？常用于那些情况下？5.金属的锻前加热方法有哪几种？有色金属为什么一般用电炉加热？6.金属锻前加热的主要缺陷有哪几种？他们产生的原因是什么？有哪些防止措施？7.金属锻造温度范围如何确定？8.锻造加热规范包括哪些内容？为什么要采用多段加热规范？中小钢坯的加热规范如何制定？9.少无氧化加热有那些方法？各有什么特点？10.锻件冷却时常见缺陷有哪些？（裂纹、网状碳化物、白点）11.根据锻件在锻后的冷却速度，冷却方法有哪几种？（空冷、坑（箱）冷、炉冷）12.自由锻造工序如何分类？各工步变形有何特点？13.“锻造比”有什么实用意义？鐓粗、拔长时表达锻造比的形式有差别吗？14.平砧鐓粗时，坯料的变形与应力分布有何特点？不同高径比的坯料镦粗结果有何不同？15.平砧拔长时，坯料容易产生哪些缺陷？是什么原因造成的？16.实心冲子冲孔时，如何控制坯料“走样”？17.芯轴拔长与芯轴扩孔变形有何不同？18.如何提高拔长效率？19.为何锻造质量优于铸件和焊接件？20.自由锻工艺规程包括哪些内容？如何填写工艺卡片？21.“纤维组织”是如何形成的？它对锻件性能有什么影响？22.改善大锻件内部质量有哪些措施？23.电加热方式有何特点？可分为哪几类？————————————————————以下为锤上模锻部分——————24.锻件公差为何不是对称分布的？25.锻件为何要设高度公差？与厚度公差有何区别？26.锻件内圆角半径和外圆角半径大小对锻件成形和锻模有何影响？27.锻件为什么要设置模锻斜度？内模锻斜度要比外模锻斜度要大？28.为何说锤上模锻时上模型槽比下模型槽易充填饱满？29.何谓计算毛坯图？修正计算毛坯截面图和计算毛坯直径图的依据是什么？30.除考虑收缩率外，热锻件图与冷锻件图完全一致吗？31.锻模设计时为何要考虑承击面？32.确定锻件制坯工步主要考虑哪些因素？如何确定？33.锻模设计时，终锻型槽和预锻型槽应如何布排？34.当有多个型槽时，型槽如何布置？布排不当会造成什么后果？35.锻模的破坏形式有哪几种？破坏的原因是什么？36.滚挤型槽轮廓根据什么来确定？在设计滚挤型槽时为何要区分滚挤坯料的状态？37.模锻工字形截面的锻件时，易出现何种缺陷？如何消除？38.开式模锻与闭式模锻的应力应变状态一样吗？39.何谓镦粗变形？何谓压入变形？两者有何区别？40.锤上模锻件常见的缺陷有哪些？如何消除这些缺陷？41.锤用镶块模有何要求？42.所有模锻件都需要设置预锻型槽吗？43.锤上模锻锻模常设锁扣，而不用导柱导套是和原因？44.锻造结构件时，肋间距大小对肋高和肋宽度尺寸有何影响？——————————————————以下为热模锻压力机上模锻————————45.曲柄压力机和模锻锤比较各有什么特点？应用范围有何不同？46.曲柄压力机上模锻时，主要工艺特点是什么？适用于那些情况和零件?47.曲柄压力机上模锻和锤上模锻时，在分模位置、余量、公差和模锻斜度上的选择有哪些不同？为什么？48.曲柄压力机上模锻轴类零件时，怎样制定工步图？49.曲柄压力机在什么情况下易发生“闷车”？50.H形锻件采用开式模锻时，如何使打击力最小，成形高度达到要求，且能最省料？51.曲柄压力机上模锻深腔件时，为何模具上要开排气孔？52.为何曲柄压力机上模锻模具多采用模座加镶块式结构？————————————————以下为平锻机模锻部分——————53.试述平锻工艺的特点和应用范围。
锻件验收条件 (1)
Q江苏今创车辆有限公司企业标准Q/KCJ 003——2010自由锻锻件验收条件Acceptance specification of the open die forgings2010-10-28发布 2011-01-01实施江苏今创车辆有限公司发布前言本标准由江苏金创车辆有限公司质量检查部提出。
本标准由江苏金创车辆有限公司技术开发部归口。
本标准由江苏金创车辆有限公司技术开发部负责起草。
本标准主要起草人：陈宝尔、蔡国平自由锻件验收条件1 范围本标准适用于自由锻锻件。
本标准适用于普通碳素钢、优质碳素钢和合金结构钢在锤上自由锻造的一般用途的锻件（包括胎模锻件）。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。
然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
JB 4385-1987 锤上自由锻件通用技术条件GB/T ～锤上钢质自由锻件机械加工余量与公差ISO 2604/1 承压钢材—技术条件DIN 7521 钢锻件交货技术条件JIS G 3201 碳素钢锻件JIS G 0306 钢锻件检验通则GB 228 金属拉力试验法GB 229 金属材料夏比（U型缺口）冲击试验方法GB 231 金属布氏硬度试验法JB/Z 工艺管理导则工艺方案设计3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准自由锻 open die forging用简单的通用工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需要的几何形状及内部品质的锻造方法。
胎模锻 loose tooling forging在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。
镦粗 upsetting使坯料高度减少，横断面积增大的锻造工序。
拔长 drawing out使坯料横断面积减少，长度增加的锻造工序。
西北工业大学锻造考试重点
一.钢锭内部组织结构怎样钢锭内部组织结构，取决于浇筑时钢液在锭模内的结晶条件，即结晶热力学和动力学条件。
钢锭表层为细小的等轴结晶区，向里为柱状结晶区，再往里为倾斜树枝状结晶区，心部为粗大等轴结晶区。
由于选择结晶的缘故，心部上端聚集着轻质夹杂物和气体，并形成巨大的收缩孔，其周围还有严重疏松。
心部底端为沉积区，含有密度较大的夹杂物或合金元素。
二.大型钢锭与型材有哪些内部缺陷？如何防止？钢锭：1.偏析：通过反复镦-拔变形工艺才能使其化学成分趋于均匀化2.夹杂：3.气体：4.疏松和缩孔：锻造时将缩孔和冒口一并切除，要求大变形，以便锻透钢锭将疏松消除型材：1.碳化物偏析：采用反复镦-拔工艺，彻底打碎碳化物，使之均匀分布，并为其后的热处理做好组织准备。
2.白点：提高钢的冶炼质量，尽可能降低氢的含量；其次在热加工后采用缓慢冷却却的方法，让氢充分逸出并尽可能减小各种内应力。
3.非金属夹杂流线三.常用的下料方法有哪些？各自的适用范围及其优缺点？1剪切法：在专用剪床上进行，也可以借助模具在一般曲柄压力机，液压机和锻锤上进行。
优点；生产率高，操作简单，切口无金属损耗缺点：坯料局部被压扁，坯料断面不平整，剪切面常有毛刺和裂纹2.冷折法：适用于硬度较高的碳钢和高合金钢优点：生产率高，端口金属损耗小，所用工具简单。
3.锯切法：适用于锯切直径在350mm以内的棒料优点：下料长度准确，钜割端面平整。
缺点：生产率较低，锯口损耗较大。
4.砂轮片切割法：适用于切割小截面棒料，管料以及异形截面材料。
高温合金，钛合金等。
优点：设备简单，操作方便，下料长度准确，切割效率不收材料硬度限制缺点：砂轮片消耗量大，容易崩碎，切割噪音大。
5.气割法：适用于厚板材料进行曲线切割优点：设备简单，便于野外作业，可切割各种截面材料缺点：切割面不平整，精度差，断口金属损耗大，生产效率低。
四.为什么轴向加压法能提高下料质量？常用于那些情况下？由于轴向加压提高了静水压力，改善了材料的塑性，抑制了上下裂纹的错移，从而使上下裂纹可以重合或上下裂纹错移量减小，最终获得平整光洁的剪切断面。
锻造基础
锻造基础1 锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属机械零件可零件毛坯的方法。
与其它加工方法相比，锻造加工生产率最高；锻造的形状、尺寸稳定性好，并有最佳的综合力学性能。
按使用工具和生产工艺的不同自由锻：一般是指借助简单工具，如锤、砧、摔子、冲子、垫铁等对铸锭或棒材进行镦粗、拔长、扩孔等方式生产毛坯。
锻造模锻：是指将坯料放入上下模块的型槽间，借助锻锤锤头、压力机滑块或液压机活动横梁向下的冲击或压力成形为锻件。
特种锻造：有些零件采用专用设备可以大幅度提高生产率，锻件的各种要求（如尺寸、形状、性能等）也可以得到很好的保证。
2材料准备：A 选择材料 B 按锻件大小切成一定长度的毛坯2.1 材料：钢锭和型材1）钢锭钢锭内部组织钢锭表层为细小等轴结晶区（亦称激冷区），向里为柱状结晶区，再往里为倾斜树枝状结晶区，心部为粗大等轴结晶区。
2）大型钢锭的主要缺陷：偏析、夹杂、气体、气泡、缩孔、疏松、裂纹和溅疤等。
3）型材：铸锭经过轧制、挤压或锻造加工后的坯料常见缺陷：划痕（划伤）、折叠、发裂（铸锭皮下气泡破裂）、结疤（溅疤轧制成薄膜而附于轧材表面）、碳化物偏析、白点、非金属夹杂流线、粗晶环2.2下料方法:剪切法、冷折法、锯切法、砂轮切割法、气割法和车削法等。
3 加热3.1加热目的提高金属塑性，降低变形抗力，即增加金属的可锻性，从而使金属易于流动成形，并使锻件获得良好的组织和力学性能。
3.2加热方法:按采用的热源不同分为燃料加热和电加热两大类。
1）燃料（火焰）加热：利用固体（煤、焦炭等）、液体（重油、柴油等）或气体（煤气、天然气等）燃料燃烧时所产生的热能对坯料进行加热。
燃料在燃料炉内燃烧产生高温炉气（火焰），通过炉气对流、炉围（炉墙和炉顶）辐射和炉底热传导等方式，使金属坯料得到热量而被加热。
在低温（650℃以下）炉中，金属加热主要依靠对流传热，在中温（650--1000℃）和高温（1000℃以上）炉中，金属加热则以辐射方式为主。
第二章锻造用原材料及坯料准备概论
• • • • • 2.1 锻造用钢锭与型材 2.2 下料和下料方法 2.3 模锻时的润滑 2.4 钢的软化退火 2.5 钢的磷化处理
锻前材料准备主要包含以下两项内容： 1）选择材料；2）锻件大小切成一定长度的毛坯。 碳素钢 合金钢 按组织成分 有色金属 贵金属 铸造钢锭 轧材 挤压棒材 锻坯
• 当氢含量达到一定数值后，锻后冷却时锻件内部 会产生白点缺陷。氢含量过高还会引起氢脆现象， 使钢的塑性显著下降。
⑷缩孔和疏松 • 缩孔在冒口区（凝固最慢），由于冷却时钢液补 充不足而形成，含有大量杂质，因此必须将缩孔 与冒口一起切除。 • 疏松集中在中心部位，由于晶间钢液最后凝固收 缩或钢液凝固过程中析出气体形成，会降低组织 的致密度，破坏金属的连续性，在锻造时需用大 变形才能消除。
型材内部缺陷
白点
1) 折叠
• 折叠是轧材表面的常见缺陷，折痕方向为 轧制方向，边缘弯曲不齐，有时存在一些 氧化物夹杂物。 • 夹杂物一般较长，在棒材两侧对称分布。 折叠与表面呈一定的角度向里深入，中间 存在大量的氧化物，并有脱碳现象，其根 部可发现沿锻、轧方向的塑性变形。 • 若棒材表面存在折叠，必须剥去皮料，否 则可能会使大批成形件成为废品。
3) 发纹
• 发纹大多出现在钢材表面，在钢材的内部 也有存在。发纹往往需要磁粉探伤或者热 酸浸后才能显示。 • 钢中夹杂物、气泡或疏松等缺陷，在热加 工过程中沿锻、轧方向延伸而形成细小纹 缕， 这就是发纹。 • 发纹一般顺着钢材的纤维方向，长短不一， 细如发丝，头部较浅较尖。往往在发纹中 可以发现夹杂物，发纹的周围无氧化脱碳 现象。
• 钢材表面的发纹是冷锻成形用钢的一个重 大缺陷。 • 在冷锻成形后开裂的零件中，多数由于产 生这种缺陷引起。 • 锻造成形过程中，材料要受到很大程度的 压缩，表面存在着较大的周向拉应力。 • 如果材料表面存在着发纹，那么在锻造成 形时，发纹处势必引起应力集中，可能造 成开裂。
锻件常用材料
锻件常用材料锻件是一种常见的金属加工工艺，用于制造各种机械零部件和工具。
在进行锻件加工时，所选用的材料对于最终产品的质量和性能起着至关重要的作用。
下面将介绍一些常用的锻件材料。
1. 碳素钢碳素钢是最常见的锻件材料之一，它具有良好的可锻性和机械性能。
碳素钢的碳含量在0.06%到1.5%之间，可以根据需要选择不同含碳量的材料。
碳素钢的强度较高，适用于制造各种零部件，如轴承、齿轮、螺栓等。
2. 合金钢合金钢是通过在碳素钢中添加合金元素来改善其性能的一种材料。
常见的合金元素有铬、镍、钼等。
合金钢具有较高的强度和耐磨性，适用于制造高强度和耐磨的零部件，如汽车发动机曲轴、锤头等。
3. 不锈钢不锈钢是一种具有耐腐蚀性能的钢材，它含有一定的铬元素，在空气中形成一层致密的氧化铬膜，防止钢材被腐蚀。
不锈钢具有良好的耐热性和耐蚀性，适用于制造化工设备、食品加工设备等。
4. 铝合金铝合金具有良好的可锻性和强度，重量轻，热膨胀系数小，导热性能好。
铝合金适用于制造飞机、汽车等需要轻量化的零部件。
5. 钛合金钛合金具有较高的强度和耐热性，重量轻，耐腐蚀性能好。
钛合金适用于制造航空航天器、船舶等高强度和耐腐蚀的零部件。
6. 镍基高温合金镍基高温合金具有良好的高温强度和耐腐蚀性能，适用于制造航空发动机、燃气轮机等高温工作的零部件。
7. 铜合金铜合金具有良好的导热性和导电性，适用于制造电子器件、导线等。
锻件材料的选择应根据具体的使用要求和工艺要求进行，确保最终产品具有良好的机械性能和耐用性。
不同材料的锻造工艺也有所差异，需要根据材料的特点进行相应的工艺设计和控制。
通过合理选择和使用锻件材料，可以提高产品的质量和性能，满足不同行业的需求。
锻造标准 国标
锻造标准国标锻造标准是指在标准化领域内，对于锻造行业的产品、技术、方法、工艺等规范的统称，它是整个行业生产和技术研发所必须遵循的标准。
本文将围绕着国内常用的锻造标准进行介绍，并对其中一些重要的标准进行详细阐述。
1、《钢锭锻造规程》(GB/T6394-2017)该标准规定了钢锭锻造工艺，包括压钢锭、拉钢锭、热轧、上料等方面的内容。
钢锭锻造是钢材生产的重要环节，其质量影响着钢材的性能，因此该标准是钢材生产中非常重要的一个标准。
2、《轴类锻件技术条件》(JB/T 6406-2006)该标准是轴类锻件生产过程中必须遵循的标准。
该标准提出了轴类锻件的工艺要求、化学成分、检验方法、外观质量等各方面的具体规定，为轴类锻件的生产提供了有力的支撑。
该标准是对于锻件的机械性能试验所必不可少的一个标准。
它规定了锻件的拉伸试验、弯曲试验、冲击试验等各个方面的试验方法和技术要求，确保了锻件的质量和性能。
4、《铝合金锻件机械性能试验方法》(GB/T 1452-2005)该标准是针对铝合金锻件机械性能试验的一个标准，主要包括拉伸试验、弯曲试验、冲击试验等内容。
铝合金锻件在航空、航天、汽车等领域有着广泛的应用，因此该标准也具有非常重要的实际意义。
该标准规定了锻件的检验原则及方法，包括外观质量、尺寸精度、化学成分、机械性能、金相组织等各个方面的检验要求。
对于确保锻件的质量和性能，该标准具有非常重要的作用。
7、《机床用小齿轮》(GB/T 7823-2008)该标准是针对机床用小齿轮的生产和质量控制而制定的标准，主要包括小齿轮的几何精度、轮齿硬度、重量和力学性能等方面的内容。
机床用小齿轮是机械制造行业中的重要组成部分，因此该标准也具有相当高的实际意义。
总之，上述锻造标准是锻造行业中非常重要的一些标准，它们为锻造行业的生产、技术、研发提供了具体的指导和支持，为提高锻造产品质量、优化锻造生产流程、促进锻造技术创新等方面提供了强有力的支撑作用。
锻造工艺学与模具设计
2.优势： • 生产率高 • 锻件的形状、尺寸稳定性好 • 最佳的综合力学性能
锻造工艺学与模具设计
主要内容
一、锻造加工金属零件的优势 二、锻造方法分类、锻造工艺的 作用及锻件应用范围（重点） 三、锻造业的历史沿革及发展 四、锻压技术面临的任务与挑战
锻造工艺学与模具设计
锻造方法分类
• 自由锻 • 定义：一般是指借助简单工具，如锤、砧 、型砧、摔子、冲子、垫铁等对铸锭或棒 材进行镦粗、拔长、弯曲、冲孔、扩孔等 方式生产零件毛坯。 • 设备
锻造工艺学与模具设计
2）感应加热 a. 工作原理 b. 分类 c. 特点
锻造工艺学与模具设计
2.2 金属加热时产生的变化
• 金属在加热过程中由于原子在晶格中相对位置的 强烈变化，以及原子的振动速度和电子运动的自 由行程的改变，还有周期介质的影响等因素，金 属将产生以下的变化： • 组织结构方面 • 力学性能方面 • 物理性能方面 • 化学变化方面
锻造工艺学与模具设计
绪论
主要内容
一、锻造加工金属零件的优势 二、锻造方法分类、锻造工艺的 作用及锻件应用范围 三、锻造业的历史沿革及发展 四、锻压技术面临的任务与挑战
锻造工艺学与模具设计
绪论
一、锻造加工金属零件的优势
1.定义 锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力 作用下加工金属机械零件或零件毛坯的方法。
锻造工艺学与模具设计
二、冷折法 三、锯切法 四、砂轮片切割法 五、气割法 六、其它下料方法 1.电机械锯割法 2.电火花切割
锻造工艺学与模具设计
第二章 锻前加热
主要内容： 2.1 锻前加热的目的及方法 2.2 金属加热时产生的变化 2.3 金属锻造温度范围的确定 2.4 金属的加热规范 2.5 金属的少无氧化加热
《锻造工艺学》辅导教案
《锻造工艺学》辅导教案
关小军
材料科学与工程学院材料加工工程系
第一次讲课
一、讲授内容
第一章绪论
一、锻造工艺学及其性质
二、锻造生产的特点及其在国民经济中的作用
三、我国锻造生产的历史，现状及发展趋势
四、锻造生产方法的分类及工艺流程
五、课程的任务。
第二章锻造用原材料及下料方法
8、怎样确定碳钢的始锻和终锻温度？它们受到哪些因素的影响？
9、为什么要制定合理的加热规范？加热规范包括哪些内容？其核心问题是什么？
10、两种不同概念的加热速度实质上反映了什么因素的影响？
11、选择加热速度的原则是什么？提高加热速度的措施有哪些？
12、均热保温的目的是什么？
13、冷锭和热锭的加热规范各有什么特点？为什么？、
五、要求重点掌握的知识点
1、挤压的应力应变分析
2、挤压筒内金属的变形流动特点、规律及其影响因素。
3、 “死区”产生原因、应力应变分析及其对成形质量的不良影响。
4、常见挤压缺陷的形成原因及其预防措施。
5、径向挤压的用途、变形分析及其张模力计算。
6、顶镦用途及其模具设计原则。
六、所需学时
2学时
第十次讲课
1、金属塑性变形所遵循的基本规律和影响因素。
2、镦粗、拔长工序的金属受力分析。
2、镦粗、拔长工序的金属变形和流动特点。
3、镦粗、拔长时常见金属缺陷、产生机理及其预防措施。
六、所需学时
3学时
第五次讲课
一、讲授内容
第四章自由锻主要工序分析
第四节冲孔
一、冲孔的受力变形分析
二、冲孔的质量分析
第五节扩孔
一、冲子
1锻造方法
扭转：是使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线 产生一定角度的工序。
错移：是使坯料的一部分相对于另一部分平移错开 的工序。
补充说明：
锻套筒和圆环属于拔长；
非直线（非平面）切离和劈开属于切割； 冲孔不限圆形。 2. 辅助工序：压钳口，压棱边，压肩等，是在基 本工序之前的预变形工序。 3. 精整工序：清除锻件表面凸凹不平，整形等以提 高锻件的尺寸及位置精度等的工序，在基本工序之 后进行。 锻件分类及基本工序方案见表3-1。
锤上模锻—— 锻模锤头一起运动，冲击力，可以
多次锻打成形。 压力机上模锻— 锻模滑块一起运动，静压力， 一次成形。
2、锤上模锻
锤上模锻采用的 设备为模锻锤。一般 工厂常采用的是蒸汽空气模锻锤。模锻锤 的吨位为1~16吨，可 锻制150kg以下的锻件。
锤上模锻常用的 双拱蒸汽锤
35000吨锻压机在 锻造3.1 m长的铝 锻件
铜型材
特点：
①设备的通用性好、工具简单；
②自由锻操作技术要求高、生产率低；
③锻件形状简单、加工余量大、精度低； ④可锻小到不足1公斤，大可到几百吨大型件，且 大型锻件的组织致密、力学性能好；自由锻主要 用于单件、小批量生产，且是生产大型和特大型 锻件的唯一方法。
设备： 根据对坯料施加外力的性质不同，分为锻
模膛：上下锻模围成的内腔。
按功能分为：制坯模膛，模锻模膛
(1) 模锻模膛
——是使金属在其中发生整体变形
模锻模膛分为终锻模膛和预锻模膛：
①终锻模膛的结构特点: 是锻件最终成形的地方，其形状与锻件的形状 相同，但必须考虑一个收缩量；另外终锻模膛沿模膛 四周有飞边槽。模锻不能直接锻出具有通孔的锻件， 对于该类锻件，应留有冲孔连皮。
锻材标准 国标
锻材标准国标锻材是制造机器、车辆、船舶、军工器材等重要金属材料之一。
为了保证锻材的质量和安全性能，我国制定了锻材相关的国家标准，即《锻件用钢锭》（GB/T 699-2015）、《锻件用低合金结构钢》（GB/T 3077-2015）、《锻件用高合金结构钢》（GB/T 5216-2014）等。
首先，GB/T 699-2015《锻件用钢锭》规定了锻件用的普通碳素结构钢、合金结构钢和特殊用途结构钢的技术要求。
包括了钢锭的化学成分、机械性能、硬度、冲击韧性、磁性、细晶化度、表面质量等方面的要求。
关于钢锭的质量检验，国家标准规定了从外观、化学成分、机械性能、硬度、冲击韧性、磁性、细晶化度、表面质量等方面进行检验。
其次，GB/T 3077-2015《锻件用低合金结构钢》规定了锻件用的低合金结构钢的技术要求。
包括了化学成分、机械性能、硬度、冲击韧性、热处理、细晶化度、表面质量等方面的要求。
国家标准还规定了锻件用低合金结构钢的质量检验，包括了钢锭的外观检验、化学成分检验、热处理检验、机械性能检验、硬度检验、冲击韧性检验、细晶化度检验、表面质量检验等。
最后，GB/T 5216-2014《锻件用高合金结构钢》规定了锻件用的高合金结构钢的技术要求。
包括了化学成分、机械性能、硬度、冲击韧性、热处理、细晶化度、表面质量等方面的要求。
国家标准还规定了锻件用高合金结构钢的质量检验，包括了钢锭的外观检验、化学成分检验、热处理检验、机械性能检验、硬度检验、冲击韧性检验、细晶化度检验、表面质量检验等。
总之，锻材是重要的金属材料之一，国家标准的制定对于保证锻材的质量和安全性能具有重要意义。
只有加强对锻材的质量监管和质量检验，才能在生产过程中确保锻件的质量稳定和可靠性，保障国家安全和人民生命财产安全。
锻造用钢锭和锻圆通用技术要求
锻造用钢锭和锻圆通用技术要求锻造用钢锭和锻圆通用技术条件1 适用范围本标准适用于锻造用钢锭和锻圆的通用外采及验收，如有特殊产品另行规定。
钢锭与锻圆的区别：钢锭：订货时按照一一对应的工作令、图号按件数进行采购或根据批量常规产品相关技术要求采购的钢锭，具有固定的相关钢锭参数；锻圆：订货时不按照图号要求，而是按批次、按重量采购，形状均为轴类，截面规格有要求，长度方向尺寸范围较宽。
2 规范性引用文件GB/T1979-2001 结构钢低倍组织缺陷评级图GB/T10561-2005 钢中非金属夹杂物含量的测定－标准评级图显微检验法SEP1584的第2版发蓝断口检测法检验钢中宏观非金属夹杂物GB/T222-2006 钢的成品化学成分允许偏差JB/T5000.15-1998 重型机械通用技术条件锻钢件无损探伤JB/T1266-2002 25MW～200MW汽轮机转盘及叶轮锻件技术要求3 技术要求3.1 材料化学成分应符合钢锭和锻圆成分表1规定。
3.2 材料用钢锭冶炼方法：采用电炉+精炼真空脱气进行冶炼。
有要求时，可用电渣重熔钢锭、真空碳脱氧或按专用技术协议。
3.3 化学成份允许偏差按GB/T222标准规定。
34CrMo、34CrNi3Mo、34CrMo1A化学成分允许偏差按JB/T1266-2002执行。
[H]、[O]、[N]成品检测值不允许超出要求值上限的10%。
3.4 锻造比的要求：锻圆锻造比≥3；3.5 锻圆直径方向允许偏差0~10mm，长度方向允许偏差0~40mm。
3.6 锻圆超声波探伤检验，结果均应符合JB/T5000.15-1998中Ⅲ级要求。
钢锭要保证锻件探伤合格，标准符合JB/T5000.15-1998的Ⅲ级。
3.7 钢锭锭身比例要确保大于等于82％。
3.8 表面质量钢锭和锻圆表面不得有肉眼可见的重皮、裂纹、折叠、结疤、夹层、锻伤、夹渣等有害缺陷。
如有上述缺陷必须清除，其清除深度不得超过尺寸下偏差的要求。
《锻造辅助工序介绍》课件
能造成开裂。（尤其对大型锻件，高合金钢锻件要注意）。
冷却方法：
A 空冷 出模后空气中冷却。
适用于有色金属（铝、镁、钛合
金）锻件。 B 坑冷(箱冷）中碳钢、碳素工具 钢、大多数低合金钢的中型锻件。 C 炉冷 速度慢，生产率低。 适用于大型锻件（中碳钢和低合金
退 火正
淬火
E
火 G
Ac
m
钢）和高合金钢的重要锻件。
图8 Fe-C相图局部
由相图可见，基本处于单相奥氏体加工状态。
(2) 加热规范的确定
加热规范：装炉时炉子的初始温度；加热各阶段的升温速度、 保温时间和总的加热 时间，最终加热温度，炉中装料数量等。
图9 19.5T 20MnMo冷钢锭的加热规范
遵ห้องสมุดไป่ตู้原则： A 导热性差的高碳钢、
高合金钢、断面大的 冷钢锭用低温预热小
LD30水冷
LD30空冷 时间
图16 锻铝冷却方式
2、热处理 目的：改善组织/调整锻件硬度（利于切削加工）/消除内应
Ac
P
3 0.77
球化退火
高温回 低 温火回
火
力。
图11 各种热处理示意图
3、 清理---实质是氧化皮的清理 锻件在机加工前后一般都进行热处理。 机加工前的热处理为锻件热处理（或毛坯热处理）； 机加工后的热处理为零件热处理（或最终热处理）； （1） 锻造前清理。
t
温
800
度 700
1250
于800℃入炉，防热裂。
B 导热性好的低碳钢、 低合金钢、断面小的 钢锭，直接入炉,用最 快的速度加热。
35
9 11
16
h
时间
图9 19.5t 20MnMo冷钢锭的加热规范
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(2)检查电源开关外观和作用是否良好 ，接地 装置是 否完整 。
(3)检查各部件螺钉、像目、手柄、 手球及 油杯等 有无松 动和丢 失，如 发现应 及时拧 紧和补 齐。
(4)检查传动皮带状况。 钻铣床
[1](5)检查电器安全装置是否良好。
班中保养 (1)观察电机、电器的灵敏性、可靠性 、温升 、声响 及震动 等情况 。
差；沉积区，含有较大的夹杂物或合金元素。
• 要：控制铸温；控制铸速。
• 2）铸锭方法 • 上注法 • 下注法
• 从钢液流入盛钢桶内开始，经过浇注，使钢 液在锭模内凝固成钢锭，直到最后脱模，这 一过程称为铸锭
• 3）参数
• 要求；良好的流动性，使杂质、气体上浮、 溢出创造条件
• 注温：一般比熔点高80°~120° • 4）锭型
(2)检查电器安全装里的灵敏和可靠 程度。
(3)观察各传动部件的温升、声向及 震动等 情况。
(4)时刻检查床身和升降台内的柱塞油 泵的工 作情况 ，当 机床在 运转中 而指示 器内没 有油流 出时， 应及时 进行修 理。
(5)发现工作台纵向丝杠轴向间隙及传动 有间隙 ，应按 说明要 求进行 调整。
(6)主轴轴承的调整。
2.升降丝杠用二硫化铝油剂每两月润滑 一次。
3.机床各部间隙的调整：
(1)主轴润滑的调整，必须保证每分钟有 一滴油 通过。
(2)工作台纵向丝杠传动间隙的调整， 每3个 月调整 或根据 实际使 用情况 进行调 整，要 求是传 动间隙 充分减 小，丝 杠的间 隙不超 过1/40转，同 时在全 长上都 不得有 卡住工作原理和性质相似。刀 具的旋 转是主 运动， 工件的 移动是 进给运 动。
镗床多用于加工较长的通孔，大直径台 阶孔， 大型箱 体零件 上不同 位置的 孔等。 由于镗 床的刀 盘和镗 杆刚性 较高， 因此加 工出的 孔的直 线度， 圆柱度 和位置 度等都 很高。
铣床也可以进行镗孔，但加工范围 较小， 精度也 较低。 铣床多 用于平 面，成 型面， 槽等加 工。
锻造用钢锭与型材
基本概念
偏析、夹杂、缩孔、疏松、溅疤、划痕、折迭、 粗晶环
钢
锭：铸态
材 类 型材：经过了压力加工， 如 型 轧、锻、挤、拔等
其它：粉未、半固态金属等
1、炼钢
• 1）碱性平炉（炉衬为碱性）脱硫好、杂质 中主要有Ｃａ
• 2）酸性平炉（炉衬为酸性）精炼质量好， 脱Ｓ效果差，要求高质量生铁
(3)工作合纵向丝杠轴向间隙的调整，目 的是消 除丝杠 和螺母 之间的 传动间 隙，同 时还
(7)工作台快速移动离合器的调整。
(8)传动皮带松紧程度的调整。
班后保养
要使丝杠在轴线方向与工作台之间的 配合间 隙达到 最小。
工作后必须检查、清扫设备，做好日 常保养 工作， 将各操 作手柄( 开关) 置于空 档(零位 )拉开 电源开 关，达 到整齐 、清洁 、润滑 、安全 。
定期保养 1.每3个月清洗床身内部、升降台内 部和工 作台底 座的润 滑油池 、用汽 油清洗 润滑油 泵的游 油网， 每年不 少于两 次。
• 3）双联法碱性平炉初炼、酸性平炉精炼。 • 4）碱性电炉
2、铸锭
1）铸锭装置
• 冒口；保温帽；锭模；锭身；底盘；水口
• 表层：形成细小的等轴晶粒；机械性能很好 • 中间层：柱状晶体；机械性能较好 • 锭心：粗大等轴晶粒，机械性较差 • 冒口：冷却速度最慢；机械性能最差；杂质最
多 • 底部：冷却速度最快；有大量缺陷，机械性最
3、钢锭的缺陷分析
1）化学原因
偏析:比重差异\选择性结 晶、溶解度变化
夹杂：钢中非金属化合物 内生夹杂 外来夹杂
2）物理原因
气体：O H N
缩孔
蔬松 气泡
都是由于物理收缩 引起的缺陷
裂纹
4.型材的常见缺陷
• 型材:是经过塑性变形后的材料,轧材、挤 棒、锻坯等。
• 组织结构：具有纤维组织（金属变形、 流线）及带状组织（夹杂物）
摇臂钻是效率很高的孔加工机床，由于 它的主 轴可以 在加工 范围内 快速的 任意移 动，而 工件固 定。因 此加工 大型箱 体零件 上的不 同位置 的孔， 螺孔等 ，效率 很高。
编辑本段立式铣床的日常保养
班前保养 (1)开车前检查各油池是否缺油，并按照 润滑图 所示， 使用清 净的机 油进行 一次加 油。
• 机械性能：具有方向性（异向性) • 常见缺陷：划痕、折叠、发裂、结疤、
硫化物偏析、白点、非金属夹杂、粗晶 环。
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钻床和铣床的区别
钻床和铣床的区别
钻床系指主要用钻头在工件上加工孔的 机床。 通常钻 头旋转 为主运 动，钻 头轴向 移动为 进给运 动。钻 床结构 简单， 加工精 度相对 较低， 可钻通 孔、盲 孔，更 换特殊 刀具， 可扩、 锪孔， 铰孔或 进行攻 丝等加 工。铣 床是用 铣刀对 工件进 行铣削 加工的 机床。 铣床除 能铣削 平面、 沟槽、 轮齿、 螺纹和 花键轴 外，还 能加工 比较复 杂的型 面，效 率较刨 床高， 在机械 制造和 修理部 门得到 广泛应 用。