大锻件锻造方法简介
大型锻件的锻造方法
大型锻件的锻造方法主要有以下几种：
1.热锻: 通过将钢材加热至高温，然后在锤击机上进行锤击，使钢材塑性变形，从而
达到锻造的目的。
2.冷锻: 通过在室温或低温下进行锤击，使钢材塑性变形，从而达到锻造的目的。
3.深毛孔锻造: 将钢材加热至高温后，在锤击机上进行锤击，并使用特殊的锻造工具，
在锻件表面形成深毛孔结构，提高锻件的疲劳强度。
4.整体锻造: 将钢材加热至高温后，在锤击机上进行锤击，并使用特殊的锻造工具，
形成整体锻件，增强锻件的整体性。
5.压铸锻造: 通过将钢材填充到模具中，在高温下进行压力锻造，使钢材塑性变形，
从而达到锻造的目的。
这种方法适用于锻造大型、复杂形状的锻件。
6.大型锻造机锻造: 使用大型锻造机进行锻造，可以锻造出大型、复杂形状的锻件。
这种方法适用于锻造大型、重型锻件。
锻造方法的选择取决于锻件的尺寸、形状、性能要求和生产量等因素。
大型锻件的锻造一般需要专业的锻造厂进行生产，需要具备专业技术和设备。
大锻件 第7部分 大型锻件的特殊锻造方法
第七部分 大型锻件的特殊锻造方法大型锻件锻造的目的之一，在于通过压力将钢锭凝固过程中形成的疏松、空洞等缺陷锻合。
近年来，由于石油、化工、电力等领域的需求，锻件尺寸越来越大，相应的钢锭规格也越来越大型化，且远远超过锻造设备大型化的进程。
如何利用现有设备能力通过工具和锻造方法的改进实现上述目的即成为新的课题。
另外，钢锭内部的缺陷集中在其心部，希望通过特殊的工具形状在心部形成较大变形，并形成大的静水应力。
因而出现了一系列新的锻造方法。
一． FM 锻造法1． 概念z Free From Mannesmann effect避免产生“曼内斯曼”效应，即心部不产生轴向拉应力的锻造方法。
z 不对称的上下砧，上为普通平砧，下为大平台。
2． 机理z 普通平砧对称拔长时沿高度方向的轴向应力分布5.0/=h w %20=h ε时的等效应变和静水应力分布。
见下图，a ）为等效应变ε，b ）为静水应力σσ/m 。
由图可见：沿高度方向轴向变形分布：变形以轴向中心线上、下对称砧下------------微小变形区过渡区--------较大变形区中心-----------较大变形区。
沿高度方向轴向应力分布：应力以轴向中心线上、下对称砧下-----------大静水应力过渡区--------小静水应力中心-----------静水应力为正值，轴向、横向均为拉应力。
缺陷集中的中心区应变强度不大，且存在较大轴向拉应力（平均应力为正），即存在Mannesmann effect ，易使缺陷扩展。
若要不出现拉应力，则需加大砧宽至9.0~8.0/=h w ，但所需压力很大，对于大钢锭很难用现有的压机实现。
z FM 锻造法原理上下砧不对称，上小下大（见图）。
锻造力（主作用力）的作用面积沿高度方向逐步增大，垂直应力，即主应σ的绝对值逐渐减小，因此上部金属容易满足屈服条件。
这必将导致上部金力3属先变形，且变形量大，下部金属后变形，且变形量小或不变形的结果。
生产大型锻件的方法
生产大型锻件的方法锻造是一种广泛应用于工业制造中的金属成形工艺，用于制造各种类型的零件和构件，包括大型锻件。
大型锻件的生产满足了许多行业的需求，如航空航天、船舶、汽车、石油化工等。
在生产大型锻件时，需要考虑到以下几个方面：材料选择、预热、锻造工艺、冷却处理、机械加工、热处理等。
1.材料选择：在选择用于生产大型锻件的材料时，需要考虑到工件的使用条件、性能要求、负荷、温度等因素。
常用的材料包括碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金等。
材料的选择应考虑到机械性能、耐腐蚀性、耐磨性、热稳定性等因素。
2.预热：预热是锻造过程中的一个重要环节，它有助于降低材料的冷脆性、提高材料的塑性、改善金属的微观结构。
预热的温度和时间应根据材料的种类和规格加以确定。
3.锻造工艺：锻造工艺包括模具设计、锻造温度、锻造压力、锻造速度等。
模具的设计可以根据工件的形状和尺寸要求进行选择和设计。
在锻造过程中，需要控制好锻造温度，温度过高会导致材料的熔化和流动不均匀，影响质量；温度过低则会降低材料的变形能力。
锻造压力和速度的选择应根据工件的材料、尺寸和形状等因素进行确定。
4.冷却处理：大型锻件在锻造过程中会受到高温冲击和变形，需要进行冷却处理以恢复材料的力学性能和尺寸稳定性。
冷却处理可以通过水淬、空冷、热处理等方法来完成，具体方法的选择应根据工件的材料和要求进行。
5.机械加工：大型锻件在锻造完成后，通常需要进行一些机械加工，以满足工件的精度和表面质量要求。
机械加工包括车削、铣削、钻削、镗削等操作，可以通过机器设备来完成。
6.热处理：热处理是大型锻件生产的一种重要工艺，通过控制和改变材料的热处理工艺参数，可以改变材料的组织结构和性能。
常用的热处理方法包括退火、淬火、回火、正火等。
热处理的选择应根据工件的材料和性能要求进行。
总结起来，生产大型锻件的方法包括材料选择、预热、锻造工艺、冷却处理、机械加工和热处理等环节。
通过合理的工艺设计和控制，可以确保大型锻件的质量和性能，满足各行业对于大型锻件的需求。
锻造方法
典型锻件图例
基本工序
一.自由锻
实例
圆环、 圆筒、 齿圈、 轴承环、 空心轴、 缸体等
圆筒的锻造过程 a) 下料 b) 镦粗 c) 冲孔 d) 芯料拔长 e) 锻件
§3.3 锻造方法
一.自由锻
④ 曲轴类锻件 ( 表3-4 为曲轴类锻件的基本工序 )
典型锻件图例
基本工序
实例
各
类
曲
轴
、偏Biblioteka 心轴等下料 b) 压槽(卡出Ⅱ段) c) 错移、
§3.3 锻造方法
一.自由锻
定义: 自由锻是利用冲击力或压力使金属坯料 在上、下砥铁(或砧铁)之间产生变形， 以获得所需形状及尺寸锻件的方法。
分类: 手工自由锻和机器自由锻。
特点： ① 工艺灵活, 设备通用性好, 适应性强； ② 工具简单，成本低； ③ 生产率较低，操作强度大； ④ 锻件精度低，加工余量较大； ⑤ 适合于单件、小批生产, 锻件形状要 简单, 尺寸和表面质量要求不能高； ⑥自由锻是生产大型锻件的唯一锻造方法。
圆柱与圆柱、或圆柱与其它几何体的交接 → 平面与平面或平面与柱面交接。
§3.3 锻造方法
一.自由锻
③ 自由锻锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形 截面或空间曲线表面。
§3.3 锻造方法
一.自由锻
④ 锻件的横截面有急剧变化或形状较复杂时，应设计 成由几个简单件构成的组合体。
§3.3 锻造方法
二. 模 锻
§3.3 锻造方法
③ 确定锻造工序
包括基本工序、辅助工序 和精整工序, 各工序的次序 , 各工序坯料的尺寸以及完成 各工序所需的工具等. ④ 确定锻造设备及其型号
中小性锻件 → 锻锤； 大 型 锻 件 → 水压机。 常 用 机器自由锻造设备 一般为空气锤(图3-22) 。
大锻件锻造方法综述
大锻件锻造方法综述大锻件是指重量在几吨至几百吨以上的工件。
由于其尺寸巨大、重量庞大，传统的加工和制造方法往往无法满足其生产需求。
因此，大锻件锻造方法的研究和应用具有重要意义。
本文将从四个方面对大锻件的锻造方法进行综述，包括锻造设备、锻造工艺、温度控制和质量控制。
锻造设备是大锻件锻造的基础。
目前，主要采用的大型锻压设备有自由锤、气锤、液压锤和压力机等。
其中，气锤应用最为广泛，具有冲击力大、冲击频率高、可调节工作参数等优点。
液压锤由于其冲击力和频次可调节范围较宽，使得其应用在大锻件的锻造过程中不断增加。
此外，对于特殊需求的大锻件，还可以采用自由锤和压力机来进行锻造。
大锻件的锻造工艺需要根据具体的工件形状、材料性能和产量要求等因素进行选择。
常见的大锻件锻造工艺包括自由锻造、模锻和环锻等。
自由锻造是指在锻造过程中工件受到无限制的冲击力作用，使其逐渐变形成为所需形状。
模锻是在一定规格的模具中进行锻造，可以较好地保证工件形状和尺寸的准确性。
环锻是指通过挤压和拉伸等操作，使金属在环形工件的周围逐渐变形。
温度控制是大锻件锻造中至关重要的一环。
温度控制的合理与否直接影响到大锻件的质量和性能。
一般来说，锻造温度应保证金属处于加热状态，并使金属保持较高的塑性，有利于其变形和流动。
在锻造过程中，要根据具体的材料和形状，确定合适的锻造温度范围，并通过加热设备来控制和调节温度。
此外，还需要注意锻前的预热和锻后的冷却过程，以避免产生不均匀的温度应力。
质量控制是大锻件锻造中必不可少的环节。
对于大锻件来说，其质量要求通常非常严格，因为一旦出现质量问题往往会造成灾难性后果。
因此，在锻造过程中，应加强对原材料的选择和检验，确保其符合要求；对于每一个工序，都要加强工艺控制和操作规范，避免出现偏差和失误；锻后，还要进行严格的检验和测试，确保工件的质量达到标准。
同时，应建立完善的质量管理和追溯体系，以便及时跟踪和解决质量问题。
综上所述，大锻件锻造方法的选择和应用具有重要的意义。
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。
生产大型锻件的方法
生产大型锻件的方法
1.锻压法：
锻压法是将加热的金属块放置于压机上，利用压机的压力将其压制成所需形状的工件。
这种方法可以制造出大型的锻件，如轮轴、曲轴等。
同时，锻压法可以提高金属的塑性，改善金属的内部结构，提高锻件的力学性能。
2.热冲压法：
热冲压法是将加热的金属块放置于冲压设备中，通过冲压工序将其压制成所需形状的工件。
这种方法能够制造出大型且复杂的锻件，例如航空发动机的外壳。
热冲压法能够使金属的流动性增强，有助于实现复杂形状的锻件。
3.锻模锻造法：
锻模锻造法是利用专用的模具将金属块加热后放置在模具中，通过锻打工序将其压制成所需形状的工件。
这种方法适用于大型锻件的生产，如风力发电机的轴、桥梁的构件等。
锻模锻造法能够保证锻件的尺寸精度和表面质量，并且可以减少后续的加工工序。
4.计算机数控锻造法：
计算机数控锻造法是利用计算机控制系统控制锻造设备的操作，根据设计要求将加热金属进行锻造。
该方法可以生产出大型、复杂的锻件，如汽车车架、船舶的螺旋桨等。
计算机数控锻造法可以提高生产效率，减少人工操作，达到更高的精度和质量要求。
总的来说，生产大型锻件的方法有锻压、热冲压、锻模锻造和计算机数控锻造。
每种方法都有其适用的工件类型以及优点和局限性，根据具体的要求选择合适的方法进行生产，能够提高生产效率和产品质量。
大锻件的锻造工艺
大锻件的锻造工艺大锻件通常由大铸锭直接锻压成形。
大铸锭内部通常存在严重的偏析、缩孔、夹杂与晶粒粗大等铸造缺陷，且随着大锻件的规格不断增大，铸造缺陷越来越严重。
因此，改形与改性是大锻件锻造的两大关键任务。
大锻件一般采用自由锻成形。
根据锻造方式的不同，大锻件的自由锻工艺分为镦粗和拔长两类。
镦粗镦粗是使坯料高度减小、横截面积增加的锻造工艺。
除了饼类锻件的成形主要应用镦粗工序之外，许多重要轴类锻件的成形也常采用镦粗工序。
镦粗的主要目的是增大坯料横截面积，提高拔长的锻造比，改善锻件的横向力学性能和减少力学性能的异向性。
镦粗方法有普通平砧镦粗、凹形砧镦粗、锥形板镦粗与M形板镦粗等。
Array 1.普通平砧镦粗普通平砧面镦粗是最早采用的镦粗工艺。
传统的理论认为，镦粗过程中锻件中心点处于三向压应力状态，镦粗有利于压实心部孔隙缺陷，且不会在心部产生新的裂纹缺陷。
但是在实际生产中却发现，大型饼类锻件在经历大变形量的普通平砧镦粗工艺后，超声波探伤不合格率仍较高，主要原因是其内部出现横向裂纹缺陷。
显然，普通平站镦粗过程中锻件中心部位并不是一直处于三向压应力状态。
为此，从主动和被动塑形变形区等概念出发，于20世纪90年代初提出了普通平站镦粗圆柱体的两个新理论——刚塑性力学模型的拉应力理论和静水应力力学模型的切应力理论。
采用有限元数值模拟的方法，定量地分析了普通平站徽粗过程中圆柱体中心点部位应力场的演变规律，结果表明，原始高径比大于1.6的圆柱体毛坯中心点在镦粗过程中出现了两向拉应力状态，随着压下率的增大，圆柱体毛坯中心点的拉应力先增大后减小，并达到临界压下率时拉应力转变为压应力，且该临界压下率随着原始高径比的减小而减小。
对于原始髙径比为2.33 的圆柱体而言，该临界压下率为35%，对应的锻件瞬时高径比为1.129。
因此，开坯时，压下率应该大于40%，但是每次压下率应该在材料容许的塑性范围之内。
所以，圆柱体毛坯的原始高径比最好为2〜2. 2。
锻造的操作方法有哪些
锻造的操作方法有哪些
锻造是一种制造工艺，通过施加压力和热量来改变材料的形状和性质。
下面列举了几种常见的锻造操作方法：
1. 锻锤锻造：将材料放置在锻锤上，通过锤击材料来改变其形状。
锻锤可以是气压锻锤、螺旋锻锤或者液压锻锤等。
2. 压力锻造：在锻模中施加压力来改变材料的形状。
压力锻造可以分为块状锻造、轧制锻造、扩张锻造等。
3. 轧制锻造：通过连续的轧制和挤压来改变材料的形状。
轧制锻造适用于制造板材、棒材和结构件等。
4. 挤压锻造：将材料放入挤压机中，通过挤压头对材料施加压力，使其通过模具孔口和形状来改变材料的形状和尺寸。
挤压锻造适用于制造管材、棒材和型材等。
5. 冲击锻造：将材料放在冲击力较大的冲击机中，通过冲击使材料发生塑性变形。
冲击锻造适用于制造大型、复杂形状的零件。
6. 摆锤锻造：将材料放在摆动的锻模上，通过锻击和摆动来改变材料的形状。
摆锤锻造适用于制造大型、重型和复杂形状的零件。
以上是一些常见的锻造操作方法，不同的方法适用于不同的材料和产品要求。
锻造方法
(1)模锻模膛 1)终锻模膛
作用：使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸，因此它
的形状应和锻件的形状相同。
钢件收缩率：取1.5％；因锻件冷却时要收缩，终锻模膛的
尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。
飞边槽：沿模膛四周分布，用以增加金属从模膛中流出的阻
力，促使金属更好地充满模膛，同时容纳多余的金属。
冲孔连皮：对于具有通孔的锻件，
(2)筒模
如图3-23所示。筒模主要用于锻造齿轮、法兰盘等盘类锻件。组合筒模(图 3—23c)由于有两个半模(增加一个分模面)的结构，可锻出形状更复杂的胎模 锻件，扩大了胎模锻的应用范围。
4．胎模锻
胎模锻是在自由锻设备上使用胎模生产模锻件的工艺方 法。胎模锻一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中成形。 胎模的种类较多，主要有扣模、筒模及合模三种。
1．自由锻工序
自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序三大 类。
(1)基本工序 它是使金属坯料实现主要的变形要求，达到或 基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。 (2)辅助工序是指进行基本工序之前的预变形工序。如倒棱、 压肩等。 (3)精整工序它是在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及 位置精度的工序。
锤上模锻生产所用的锻模如图3-13所示。上模2和下模4 分别用楔铁10、7固定在锤头1和模垫5上，模垫用楔铁6固定 在砧座上。上模随锤头作上下往复运动。9为模膛，8为分模 面，3为飞边槽。
模膛根据其功用的不同，分为模锻模膛和制坯模 膛两种：
(1)模锻模膛 由于金属在此种模膛中发生整体变形，故作用在锻 模上的抗力较大。模锻模膛又分为终锻模膛和预锻模膛 两种。 (2)制坯模膛 对于形状复杂的模锻件，为了使坯料形状基本接近 模锻件形状，使金属能合理分布和很好地充满模锻模膛， 就必须预先在制坯模膛内制坯。
大型冲孔类自由锻环锻造工艺方法
终 锻温度控 制在７ ５ ０ ￣ ８ ５ ０ ℃ ， 锻
后风 冷 至 室温 。
示 取 样 试 验 ， 力学 性 能 试 验 结 果 列 人表 ２ ，金相 试 验 图片 见图３ 。
由表 ２ 所 列 数 值 可 见 ， 锻 件 各 邬性 能 均 满 足 ＧＢ／ Ｔｌ ５ ９Ｉ 要
制 冷 却 的 方 式 进 行 ， 重点 控 制 锻 件 出炉 后 的 冷 却 过 程 ，使 得 锻 件 获得 ＿ ｒ 介 干 淬 火和 正 火 之 间的 冷 却 速 度 ，改 善 了锻 件 中心 部 位 的 冷 却 条 件 。 为 防 止 锻 件 因 应 力过
我 公 司采 用 ３ ６ ｔ ＶＤ钢 锭 进 行 锻 造 ，化 学 成分 检 测 结 果 列 入 表
情 况 复 杂 ， 为保 证锻 件 的 使 用 寿 命 ，用 户对 锻 件 的 内部 组 织 、无
损 检 测 、综 合 力学 性 能 均 提 出较 留要 求 。 近 期 ，我 司 承 接 的 人 型锻 环 的 材 质 为Ｑ３ ４ ５ Ｂ，为低 合金 高 强
样 位 置 见 ２ 。 试 验 结 果 要 求 金相 组 织 达 到 ｌ ～３ 级 ， 金属 平 均 品粒 度 不 低 于 ５ 级 。 锻 件 超 声 波 检 测 满 足 ＧＢ／ Ｔ ２ ９ ７ ０ Ⅱ级 要 求 ，力学 性 能 满 足
ＧＢ／ Ｔ１ ５ ９ １ 要求。
钢 锭 滚 圆一 镦 粗 （ 变 形 约
Ｉ 大 型 铸 锻 件
热处理 能在 一定程度上 得到改善 ， 但 是却不能完 全避免 ，同时也造 成 极 大能 源浪 费。因此 ，大型冲孔类 自由锻 环 ，如何避免粗 晶、混晶是 质量控 制的重点 和难点 ，加 强锻造 ＿ 【 ＝ 序控 制是最 行之有效的措 施 ，同 时也为 后续热处理 磺量提供 了前提
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。
国内外大型锻件锻造方法知识总结
国内外大型锻件锻造方法知识总结在研究平砧拔长的同时，各国学者逐步认识到应力应变状态对锻合大锻件内部缺陷是十分重要的，在寻求通过改变边界条件以获得最佳的锻合条件的过程中，发展了JTS锻造法、TER锻造法、SUF锻造法、FM锻造法、FML锻造法、AVD锻造法、WHF锻造法、KD锻造法、LZ 锻造法和新FM 锻造法，这些方法都己成功应用于大锻件生产。
JTS 锻造法二十世纪60年代初期，日本学者Tefeno和Shikano发明了表面降温的JTS法（Japan Tefeno and Shikano提出并命名），在我国常称为中心压实法或硬壳锻造法。
其变形特点是：在锻前将加热到高温的钢锭表面快速冷却到700℃左右，通过表面降温，心部仍保持高温，在表面形成一层硬壳，用宽度和长度均小于钢锭的窄上平砧锻造，在锻造过程中如同模锻中的锻模一样，使变形力集中在锻件中心部位，增加心部的压实效果。
该法自提出以来，先后在美、苏、西德、捷克等国家得到了应用，取得了良好的效果。
按照鹿野等人的调查统计，250根50吨以上钢锭采用JTS法锻制的轴类锻件，，产品的合格率由普通平砧的35%提高到83.5%。
但JTS法由于需要喷雾进行表面降温，增加了工序和投入，使车间环境恶化，同时由于表层形成硬壳，变形抗力增加，所需设备吨位大大提高，约为普通平砧拔长的2.5～3倍左右，使JTS法的应用受到限制，目前在重机行业采用较少。
TER锻造法二十世纪70年代初期，德国梯森·亨利希公司采用了一种称为“梯森极限矩形法(Thvssen-Extreme-Rechtkant)”的锻造方法，来锻透坯料和轴类锻件。
该方法采用宽平砧在一个方向以大于30%的单次压下率进行拔长(料不翻转)，并采用错砧工艺，在宽高比≤2的条件下进行多次强压拔长，然后翻转90°，继续锻造，目的是让锻坯内部在一个方向产生最大的变形，保证锻合内部的疏松、孔洞性缺陷。
其优点是在水压机压力有限的情况下，利用宽平砧，大压下量，锻合内部缺陷，这种方法由于锻造时间短，返炉加热的次数少，提高了劳动生产率，降低了锻造成本。
Cr12MoV钢大型锻件的锻造工艺
Cr12MoV钢大型锻件的锻造工艺I. 引言A. 研究背景B. 研究目的和意义II. Cr12MoV钢大型锻件的材料特性A. Cr12MoV钢的化学成分和性能B. 钢锭的质量要求C. 锻件的成形难度和要求III. Cr12MoV钢大型锻件的锻造工艺A. 预处理工艺1. 钢锭的加热和热处理2. 模具和汽锤的准备B. 锻造工艺1. 非等径锻造2. 等径锻造C. 冷却和回火处理IV. Cr12MoV钢大型锻件的质量控制A. 锻件表面质量检测B. 内部质量检测C. 化学成分和机械性能检测V. Cr12MoV钢大型锻件的应用前景和发展方向A. 应用领域B. 现阶段面临的挑战和问题C. 未来发展趋势和方向VI. 结论A. 研究成果总结B. 研究意义和贡献C. 进一步研究和发展方向注： Cr12MoV是一种特殊钢，用于锻造大型锻件，这种钢的化学成分、机械性能和材料特性都需要纳入考虑，进行科学的生产和制造，才能获得高质量的锻件。
第一章：引言锻造是金属加工中一项重要的工艺，通过锻造可以改变金属材料的形状和性质，制造出符合特定要求的零部件和机械设备。
Cr12MoV钢是一种高性能的特殊钢，常用于制造大型锻件，具有良好的机械性能和耐磨、耐腐蚀性能，广泛应用于航空、航天、化工等领域。
对于Cr12MoV钢的大型锻件，其锻造工艺和质量控制是非常关键的，对于生产效率、产品质量和工业安全均有重要影响。
本文将对Cr12MoV钢大型锻件的锻造工艺进行研究，探讨材料特性、锻造工艺和质量控制等相关内容，希望为相关领域的工程师和研究人员提供参考。
第二章：Cr12MoV钢大型锻件的材料特性本章主要介绍Cr12MoV钢的化学成分和性能、钢锭的质量要求、锻件的成形难度和要求。
1. Cr12MoV钢的化学成分和性能Cr12MoV钢是一种铬钼钒高速工具钢，主要成分为C、Cr、Mo和V等。
根据生产的不同工艺和设备，其成分和性能略有不同，且不同批次的产品也存在冷热裂纹和变异等质量问题。
大锻件锻造方法简介
大锻件锻造方法简介1．钢锭的结构特点1.1钢的冶炼和浇注大型钢锭用钢的冶炼一般在碱性电炉中进行。
通过电炉冶炼，获得所需要的化学成分，控制好S、P等杂质含量。
对于重要的锻件，钢水还要经过精炼。
精炼多在精炼炉中进行，精炼的主要任务是微调化学成分和真空除气，还可以调整钢水的温度。
钢锭的浇注有上注法和下注法两种，大型钢锭以上注法为多。
对于重要的锻件，在钢锭浇注时往往有特殊的要求，如真空浇注、真空碳脱氧等等。
在精炼炉中真空，和在浇注时真空，都需要有专门的，巨大的真空系统。
真空的目的是尽可能排除钢中所含的氢、氧等有害气体。
提高钢的纯净度，并为缩短锻件第一热处理周期创造条件。
1.2大型钢锭的宏观组织：钢锭内部的组织结构，主要取决于钢锭浇注时钢水过冷与传热条件。
锭身表面层冷却速度快，为细小的等轴晶；锭身中间带为柱状晶，距中心愈近晶粒愈粗大；锭心区为粗大等轴晶，晶间夹杂较多，组织较疏松。
钢锭底部：冷却速度快晶粒细，但该区在钢锭凝固过程中形成一锥形沉积堆，含有大量夹杂物。
冒口：钢水因有保温帽保温，冷却速度最慢。
该区组织结构极松，存在有收缩孔、收缩疏松等大量缺陷。
因此在大锻件的订货技术条件中往往规定水冒口的最小切除量。
在锻造工艺中也要确定水冒口的实际切除量。
1.3大型钢锭内部的主要缺陷：大型钢锭的主要缺陷是偏析、气体、夹杂和疏松。
它们是冶金过程中固有的缺陷，只能减少，不能消除。
偏析：指的是结晶过程造成钢锭的不同部位的化学成分不一样。
气体：在熔炼过程中钢水大量地吸收氢（还有氮）。
当钢中的氢含量超过一定值时，锻造后冷却时就可能产生白点而使锻件报废。
比如国外某公司在核岛锻件订购技术条件中规定钢包分析氢含量不得超过0.8ppm(1ppm=百万分之一)。
含氢量高的钢锭在锻成锻件后，要在锻后热处理中花费大量的时间来扩散氢气以避免白点。
夹杂：夹杂的来源有来自熔炼过程和脱氧产物的，也有来自出钢槽、盛钢桶等外来夹杂。
缩孔和疏松：液态钢和固态钢，都随温度降低而发生体积收缩；从液态变为固态时，也有体积收缩。
大型锻件FGS锻造
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
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内容摘要
内容摘要
《大型锻件FGS锻造》是一本关于大型锻件制造技术的专业书籍，重点介绍了FGS锻造法在大型锻 件制造中的应用。FGS锻造法是一种先进的锻造技术，具有高效率、高质量、低成本等优点，广 泛应用于大型锻件制造领域。 FGS锻造法是一种将自由锻和胎膜锻相结合的锻造方法，通过使用可重复使用的锻模和胎膜，实 现高效、高质量的锻造。FGS锻造法的特点包括： 制造过程中无需使用大量的切削加工，降低成本。 制造过程中无需使用大量的切削加工，降低成本。 本书详细介绍了FGS锻造法的工艺流程，包括： 锻造：使用大型锻锤和可重复使用的锻模进行锻造。
内容摘要
本书通过多个实例，详细介绍了FGS锻造法在大型锻件制造中的应用。这些实例包括：汽轮机转 子、发电机转子、石油化工管道、船舶用曲轴等。通过这些实例，读者可以深入了解FGS锻造法 的实际应用和效果。 本书还对FGS锻造法的未来发展进行了展望，指出随着科技的不断进步和工业生产的不断发展， FGS锻造法将会在以下几个方面得到进一步的发展和完善： 提高制造效率：通过改进工艺流程和采用更先进的设备，提高FGS锻造法的制造效率。 提高制造质量：通过采用更先进的检测技术和控制方法，提高FGS锻造法的制造质量。 降低制造成本：通过优化工艺流程和采用更经济的材料，降低FGS锻造法的制造成本。 制造更大型的锻件：通过采用更大吨位的锻锤和更先进的胎膜技术，制造更大型的锻件。
大型锻件锻造工艺过程
大锻件一般应用在大型机械的关键部位，由于工作环境恶劣，受力复杂多变，因此，在生产过程中对大型锻件的质量要求很高。
大锻件由钢锭直接锻造成形，生产大型锻件时，即使采用最先进的冶金技术，钢锭内部也不可避免存在微裂纹、疏松、缩孔、偏析等缺陷，严重影响锻件的质量，为了消除这些缺陷，提高锻件质量，就必须改进锻造工艺，选用合理的锻造工艺参数。
大锻件锻造不仅要满足所需零件形状和尺寸，而且重要的是破碎铸态组织、细化晶粒、均匀组织、锻合缩孔、气孔和缩松等缺陷，提高锻件内部质量。
钢锭尺寸愈大，钢锭中的缺陷也愈严重，锻造改善缺陷愈困难，进而增加了锻造难度。
在锻造过程中，镦粗和拔长是最基本的工序，也是不可缺少的工序，对于具有特殊外形的锻件来说，胎模锻造也较为常用。
一、镦粗工艺在大型锻件的自由锻生产中，镦粗是一个非常主要的变形工序。
镦粗工艺参数的合理选择，对大锻件的质量起着决定性的作用。
反复的镦拔不但可以提高坯料的锻造比，同时也可以破碎合金钢中的碳化物，达到均匀分布的目的；还可以提高锻件的横向力学性能，减小力学性能的异向性。
大型饼类锻件和宽板锻件都是以镦粗为主要变形，且镦粗的变形量很大，但是目前该类锻件的超声波探伤废品率很高，主要因为内部出现了横向内裂层缺陷，然而现行的工艺理论对此不能解释。
为此，从90年代开始，中国学者经过长时间的认真研究，从主变形区以及被动变形区理论出发，对镦粗理论进行深入研究。
提出了平板镦粗时刚塑性力学模型的拉应力理论以及静水应力力学模型的切应力理论，与此同时还进行了大量的定性物理模拟实验，并利用广义滑移线法和力学分块法来求解分析工件内部的应力状态，大量数据证明了该理论的合理性和正确性，揭示了利用普通平板镦粗圆柱体时其内部应力的分布规律，进而提出了锥形板镦粗新工艺，建立了方柱体镦粗的刚塑性力学模型。
二、拔长工艺拔长是大型轴类锻件锻造过程中必须的一道工序，也是影响锻件质量的主要工序，通过拔长工序使坯料截面积减小，长度增加，同时也起到打碎粗晶、锻合内部疏松与孔洞、细化铸态组织等作用，从而获得均质致密的高质量锻件。
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大锻件锻造方法简介1．钢锭的结构特点1.1钢的冶炼和浇注大型钢锭用钢的冶炼一般在碱性电炉中进行。
通过电炉冶炼，获得所需要的化学成分，控制好S、P等杂质含量。
对于重要的锻件，钢水还要经过精炼。
精炼多在精炼炉中进行，精炼的主要任务是微调化学成分和真空除气，还可以调整钢水的温度。
钢锭的浇注有上注法和下注法两种，大型钢锭以上注法为多。
对于重要的锻件，在钢锭浇注时往往有特殊的要求，如真空浇注、真空碳脱氧等等。
在精炼炉中真空，和在浇注时真空，都需要有专门的，巨大的真空系统。
真空的目的是尽可能排除钢中所含的氢、氧等有害气体。
提高钢的纯净度，并为缩短锻件第一热处理周期创造条件。
1.2大型钢锭的宏观组织：钢锭内部的组织结构，主要取决于钢锭浇注时钢水过冷与传热条件。
锭身表面层冷却速度快，为细小的等轴晶；锭身中间带为柱状晶，距中心愈近晶粒愈粗大；锭心区为粗大等轴晶，晶间夹杂较多，组织较疏松。
钢锭底部：冷却速度快晶粒细，但该区在钢锭凝固过程中形成一锥形沉积堆，含有大量夹杂物。
冒口：钢水因有保温帽保温，冷却速度最慢。
该区组织结构极松，存在有收缩孔、收缩疏松等大量缺陷。
因此在大锻件的订货技术条件中往往规定水冒口的最小切除量。
在锻造工艺中也要确定水冒口的实际切除量。
1.3大型钢锭内部的主要缺陷：大型钢锭的主要缺陷是偏析、气体、夹杂和疏松。
它们是冶金过程中固有的缺陷，只能减少，不能消除。
偏析：指的是结晶过程造成钢锭的不同部位的化学成分不一样。
气体：在熔炼过程中钢水大量地吸收氢（还有氮）。
当钢中的氢含量超过一定值时，锻造后冷却时就可能产生白点而使锻件报废。
比如国外某公司在核岛锻件订购技术条件中规定钢包分析氢含量不得超过0.8ppm(1ppm=百万分之一)。
含氢量高的钢锭在锻成锻件后，要在锻后热处理中花费大量的时间来扩散氢气以避免白点。
夹杂：夹杂的来源有来自熔炼过程和脱氧产物的，也有来自出钢槽、盛钢桶等外来夹杂。
缩孔和疏松：液态钢和固态钢，都随温度降低而发生体积收缩；从液态变为固态时，也有体积收缩。
钢液在锭模（或砂型）中凝固时，先凝固成与注入钢液差不多高的外壳，中间随着凝固收缩就会向下凹下去。
于是在头部形成大的空洞，即开放缩孔。
如果上部比下部先凝固而发生所谓搭桥现象时，还会形成封闭缩孔，又叫二次缩孔。
封闭在枝状晶格架内的一点点钢液凝固时，因无钢液补充收缩，而形成细小的孔隙，也就是疏松。
钢的凝固、冷却过程中的总收缩量为：ΔV总=ΔV液+ΔV凝+ΔV固此中ΔV液为液态下冷却的收缩量；ΔV凝为金属凝固时收缩量，即金属从从液相点降到固相点中的收缩量；ΔV固为固态下冷却时收缩量。
碳素钢从浇注到室温的总收缩量可以达到10~14%，其中约3.5%~5.7%的液态收缩和凝固收缩,对缩孔和疏松起作用，使得锻造钢锭必须带有供补缩的待切除的冒口；2．锻造的基本任务：2．1自由锻造成有两个基本任务：一是使锻件经济地获得所需的形状，另一是使锻件具有良好的内部质量。
一般中小型锻件的锻造以成形为主；大型锻件（尤其是重要锻件）和特殊钢的锻造以改善内部质量为主。
2．2自由锻对金属组织及性能的作用铸锭（带有许多在浇注、凝固过程中形成的冶金缺陷）经过锻造后:①在足够的变形程度下，可将铸锭中的粗大的铸造组织打碎，分散其非金属夹杂及异相质点；②在正确选择变形方案的条件下，可使锻件的金属纤维在其截面上有正确的分布。
③在较好的应力状态和一定的变形量下，可锻合其内部缺陷，提高金属的致密性；这反映在最后的结果上，大大提高了金属的机械性能（尤其是韧塑性指标）和综合的使用性能。
近几十年以来，随着电力（火电、水电、核电）工业、石化工业、冶金工业、造船工业等的迅猛发展，发电机转子、汽轮机转子、工作辊、支承辊、压力容器、管板等越做越大，质量要求越来越高。
随着无损检测技术的不断完善，对锻件内部致密性的探测愈益精微。
比如300MW汽轮机转子UT要求单个缺陷不超过φ1.6等；管板的UT要求分三个方面：单个缺陷、密集区面积百分比和底波衰减量，过去管板锻件UT合格率一般只能达60%左右。
如果说一般大型锻件对锻造的要求更多地着眼于以上的①②两点的话，那么对于这些高要求的锻件，比如大型发电机、汽轮机转子，蒸发器管板等来说，第③点的要求则是研究的重心。
为此，包括我公司的工程技术人员在内，世界的锻造行业一直在努力开发各种特殊的锻造方法，来作到“将锻件的每一个立方厘米锻透”。
为了达到破碎钢锭的铸态组织、锻合钢锭内部的疏松、孔穴等缺陷的目的，必须具备以下的基本条件：有足够大的变形程度或局部锻比；缺陷周围为静水压（三向压应力）状态；高的锻造温度和一定的保压时间；疏松、孔穴的表面未被氧化。
当然，为了提高锻件的综合力学性能，同时还需要采用其它适当的锻造方法。
迄今为止，已有不少行之有效的特殊锻造方法被广泛采用。
除了最基本的拔长、镦粗以外，最主要的有：FM法、KD法、WHF法、JTS法等等。
下面扼要进行介绍。
此外，从这些基本方法又衍生出一些锻造方法，本文不多赘述。
3.几种锻造方法简介3．1．FM法FM是Free from mannesmann effect的缩写，意思是“免除了曼尼斯曼效应的锻造方法”。
那么什么是曼尼斯曼效应呢？曼尼斯曼效应说的是：当一个矩形截面的毛坯在压机上锻造时，当压机砧子的宽度1w小于锻坯高度h的0．3倍时，在坯料高度的中间会产生纵向的拉应力。
所谓的FM法，就是毛坯变形区中心不出现轴向拉应力，即免除曼尼斯曼效应的锻造方1在锻造方法的论文中，都把砧子的厚度称作为宽度。
这已经是一个定式了。
法。
FM法使用的锻造工具是上用普通平砧，下用大平台。
锻造时锻件经受的是不对称变形。
当砧宽比w/h≥0．4时，保证轴向应力是压应力。
见图2。
也就是在锻件的心部产生三向压应力，从而提供孔隙性缺陷焊合的条件。
日本用116T钢锭锻成汽轮机转子，用330T钢锭锻成发电机转子，都取得了良好的效果。
我公司曾以FM法用100T钢锭不经镦粗，只采用拔长变形工艺锻制φ1400×2800×5765mm大型支承辊（锻比仅为2．25）获得成功。
选用工具为30003000mm平台和1200mm上平砧，砧宽坯高比w/h=0.6。
以FM法经四个道次互成90翻转操作而成。
每个锻件只经过两个火次即完成锻造。
经机械性能、无损检测金相等的检验，表明FM法可有效地锻合大型钢锭的内部疏松、孔洞等缺陷。
3.2.KD法2：K为“宽”字的拉丁拼音kuan的第一个字母，D为“大”字的拉丁拼音da的第一个字母。
KD法意为“使用宽砧子，大压下量的锻造方法”。
KD为我公司工程技术人员经十余年努力所创立并完善。
其要点为：高温扩散加热，宽平砧（后来发展为上、下宽V型砧），大压下量，与后来传入中国的日本锻造技术的WHF法几乎完全相同，而我公司则比日本早应用于生产。
我公司从五十年代末六十年代初开始试制5万KW以下汽轮发电机转子锻件，至1963年以前未能试制成功2。
5万KW扩以上的产品。
·1964年我公司设计制造了1200mm宽的平砧（以前只有850 mm宽的平砧），并于1966年创立了高温扩散，宽砧，大压下量的锻造方法，简称KD法。
·压下量：研究表明，金属内部缺陷的锻合分为两个阶段：第一个阶段为闭合；第二个阶段为焊合，这就要求压机的单次压下有较大的压下量。
原来有12500吨水压机拔长锻造压下量不得超过200 mm的规定，对这条规定作了修改，对不同容量的转子在镦粗后拔长的压下量分别作出规定如下：·延长加热保温时间：为缺陷的焊合保证高温的条件。
将镦粗拔长一火的加热保温时间延长为普通锻件加热保温时间的二倍以上或更多。
于1966年初结合KD锻造法进行由两次镦粗减为一次镦粗的试验，锻造8支２．5万KW 转子获得成功。
·后来又于1975年以上、下V型宽砧代替上平下V宽砧，发展了KD锻造法。
上下V型砧锻造的优点在于变形对称，有利于保持锻件中心线与钢锭中心线的重合；此外也有利于改善钢锭的锻造性能，减少表面裂纹的发生。
·从85年以来又开始制订大压下量锻造的压下操作规程，试用于生产，收到了良好的效2内容引自谢云岫：《我厂转子锻件锻造工艺的演变和发展》—《一重技术》1986。
3。
果。
KD法逐步趋向完善。
现在的KD法的内容是：高温扩散加热，上、下宽V型砧，大压下量。
3.3.WHF法：WHF法即宽平砧强压法。
其原理与上面所讲的早期的KD法是一样的。
但是在砧宽料高比和布砧方式上规定更为细致严密。
另外我公司也已配备了比1200mm更宽的砧子。
WHF 法常与JTS法配合使用，锻造重要的大型锻件。
3.4.JTS法：JTS 法即中心压实法。
是日本于上世纪六十年代开发的一种大锻件锻造方法。
其原理仍然是建立有利于缺陷闭合和焊合的三向压应力的应力场；其手段则是与传统的“趁热打铁”的理念背道而驰：将钢锭（坯料）加热到始锻温度后不直接加压锻造，而是用鼓风机吹风或喷水雾的方法，使其表面快速冷却，形成一个硬壳。
使用较窄的（与锻坯纵轴线平行的）砧子施以强力锻压，金属所受到的锻压犹如在一个封闭的模膛内一样，完全处于一种三向压应力的状态之下。
因此又叫“硬壳锻造法”。
又因为在锻造时，钢锭（坯）被人为地降温，造成了内外达250℃~350℃的温差，因此又叫“差温锻造法”，“降温锻造法”。
JTS 法锻造的变形是不对称的，因此须要压2道或4道。
JTS法是一种公认的行之有效的压实锻件中心缺陷的锻造方法。
我公司于七十年代对ＪＴＳ法的应用进行了大量的试验研究工作。
曾用８７吨钢锭未经镦粗，经由中心压实后直接锻至成品，总锻比仅为２．４４，而锻件粗加工和出厂前的超声波检查均未发现大于φ２当量的缺陷．至1978年，我公司采用中心压实法共生产了31根转子锻件。
随着时间的推移，在万吨水压机两旁支起两排鼓风机来降温的作法，难以持续。
后来在我公司就演变成了钢锭（坯）在加热后出炉空冷，然后用窄砧子强力锻压的工艺。
3.5盘形锻件中心压实法：盘形锻件的中心压实过程见右图所示，这是我们一重的广大工人群众与工程技术人员智慧的结晶。
与日本的圆盘锻件JTS法不同，圆盘中心压实法是先压边后压平，JTS法是锻件加热并预冷后，先将中心部位压出凹档（两面同时压,见下图），然后压平。
圆盘中心压实法操作更为简便。
但圆盘JTS法在锻造有凹档的管板时可将凹档锻造出来。
在压实效果上应该说是殊途而同归。
结束语4.1.对于锻造方法的研究开发,各国工厂、院校、研究所一直在进行中，各种新的思路、方法不断涌现，上面所介绍的只是其中最为主要且在已广泛应用的。
4．2．对于一个具体的锻件，所采用的锻造工艺，往往是几种锻造方法（包括最基本的镦粗和拔长）的综合运用。
还要具体确定各种工艺步骤和参数，这就不在本文的讨论范围内了。