第3章锻造的加热..
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3.2.2 少、无氧化火焰加热 采用火焰加热的方法，通过控制燃烧炉气的性 质，使钢料加热且少无氧化。这就称为少无氧化火 焰加热。 火焰加热时，主要化学反应为： Fe+O2→2FeO Fe3C+O2→Fe+ CO2
Fe+ CO2→Fe+CO Fe3C+ CO2→Fe+2CO Fe+H2O→FeO+H2 Fe3C+ H2O→3Fe+CO+H2
第3章 锻造的加热规范
3）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 4）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 介质保护加热
第3章 锻造的加热规范
2 脱碳
1）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应，造 成坯料表层的含碳量减少，这一表层常称脱碳 层，这种缺陷既为脱碳。 2）影响脱碳的因素 炉气成分 坯料的化学成分 加热温度 加热时间 3）防止措施与防氧化的措施相同。
第3章 锻造的加热规范
3 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。
第3章 锻造的加热规范
3.3.2 过热和过烧
1、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 引起奥氏体晶粒迅速长大，这种现象称 为过热。 a)锻造变形大时，晶粒粗大组织一般可以消除。 b)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。 c)增加生产周期和费用。 防止措施：遵守加热规范，控制加热温度和加 热时间。避免截 面尺寸相差大的坯料同炉加热。控 制炉气的氧化性气体。
第3章 锻造的加热规范
1）反应是可逆反应，向右：氧化反应，向左：
还原反应。 2）加热时，与空气消耗系数有关。 空气消耗系数：又称空气过剩系数，是燃料燃 烧实际供给的空气量与理论计算空气量之比。 3）空气充足时，炉气呈氧化性，空气不足时， 炉 气呈还原性。 4）控制反应前后的生成物与反应物的浓度比。
图3.3 接触电加热原理图 1－变压器 2－坯料 3－触头
第3章 锻造的加热规范
2）感应加热
坯料放入通过交变电流 的螺旋线圈内，利用电磁感 应发热直接加热。 速度快、质量好、温度 易控制、烧损少、易实现机 械化。适于精密成形的加热。 缺点： 投资费用高，加热的坯 料尺寸范围窄、电能消耗大。
图3.4 感应电加热原理图 1－感应器 2－坯料 3－ 电源
炉气和被加热钢材的平衡图如下：
第3章 锻பைடு நூலகம்的加热规范
AB线：炉气为氧化性 和还原性的分界线。 锻造加热炉（炉温 1000～1300℃）， α降到0.5或更低时， 才会形成加热炉正常 工作条件的无氧化气 体，这时的炉气成分 应保持为：
CO2 0.3 CO
h2o 0.84 h2
第3章 锻造的加热规范
2 电加热 利用电能转换热能来加热坯料。
1）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： 电阻炉加热、 盐浴炉加热、接触电 加热
第3章 锻造的加热规范
• 电阻炉加热原理：利用电 流通过炉内的电热体产生 的能量，加热炉内的金属 坯料。原理如图3.1。 • 电热体材料：铁铬铝合金 镍铬合金 碳化硅元件 二硅化钼
第3章 锻造的加热规范
3.2 少、无氧化火焰加热
3.2.1 少、无氧化加热 减少金属的氧化烧损（使烧损量小 于5％）和脱碳，限制氧化皮厚度在 0.05～0.06mm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。 快速加热、少无氧化火焰加热和介 质保护加热。
第3章 锻造的加热规范
图3.2 电极盐浴炉原理图 1－电热体 2－高温计 3电极 4－熔盐 5－坯料 6－变压器
第3章 锻造的加热规范
●接触电加热的加热原理： 以低电压（一般为2～15V） 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生的 热量加热金属坯料。原理如图3.3。 ●接触电加热的优点: 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： 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。
图3.1 电阻炉原理图 1－电热体 2－坯料 3－变压器
第3章 锻造的加热规范
●盐浴炉加热原理： 电流通过炉内电极产生 的热量把导电介质——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。 ●盐浴炉的分类：按照热源的 位置分外热式和内热式。 ●盐浴炉加热的优点： 升温快、加热均匀，可 以实现 金属坯料整体或局 部的无氧化加热。 ●盐浴炉加热的缺点： 热效率低、辅助材料消 耗大、 劳动条件差。
第3章 锻造的加热规范
第3章 锻造的加热规范
第三章 锻造的加热规范
锻前加热 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。
锻后冷却和热处理 获得良好的锻后组织，便于机械加工。
第3章 锻造的加热规范
3.1 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。
图3.5 炉气和被加热钢材的平衡图
第3章 锻造的加热规范
3.3 钢加热时的缺陷及防止措施
氧化、脱碳；过热、过烧；裂纹、开裂。
第3章 锻造的加热规范
3.3.1 氧化、脱碳、增碳 1、氧化 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应，使表面 生成氧化物，这种现象叫氧化，也叫烧 损。 2）氧化的实质是一种扩散过程。
第3章 锻造的加热规范
2 过烧
当坯料加热超过过热温度，并且在此温度 下停留时间过长，不但引起奥氏体晶粒迅速长 大，而且还有氧化性气体渗入晶界，这种缺陷 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的停留时间。
Fe+ CO2→Fe+CO Fe3C+ CO2→Fe+2CO Fe+H2O→FeO+H2 Fe3C+ H2O→3Fe+CO+H2
第3章 锻造的加热规范
3）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 4）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 介质保护加热
第3章 锻造的加热规范
2 脱碳
1）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应，造 成坯料表层的含碳量减少，这一表层常称脱碳 层，这种缺陷既为脱碳。 2）影响脱碳的因素 炉气成分 坯料的化学成分 加热温度 加热时间 3）防止措施与防氧化的措施相同。
第3章 锻造的加热规范
3 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。
第3章 锻造的加热规范
3.3.2 过热和过烧
1、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 引起奥氏体晶粒迅速长大，这种现象称 为过热。 a)锻造变形大时，晶粒粗大组织一般可以消除。 b)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。 c)增加生产周期和费用。 防止措施：遵守加热规范，控制加热温度和加 热时间。避免截 面尺寸相差大的坯料同炉加热。控 制炉气的氧化性气体。
第3章 锻造的加热规范
1）反应是可逆反应，向右：氧化反应，向左：
还原反应。 2）加热时，与空气消耗系数有关。 空气消耗系数：又称空气过剩系数，是燃料燃 烧实际供给的空气量与理论计算空气量之比。 3）空气充足时，炉气呈氧化性，空气不足时， 炉 气呈还原性。 4）控制反应前后的生成物与反应物的浓度比。
图3.3 接触电加热原理图 1－变压器 2－坯料 3－触头
第3章 锻造的加热规范
2）感应加热
坯料放入通过交变电流 的螺旋线圈内，利用电磁感 应发热直接加热。 速度快、质量好、温度 易控制、烧损少、易实现机 械化。适于精密成形的加热。 缺点： 投资费用高，加热的坯 料尺寸范围窄、电能消耗大。
图3.4 感应电加热原理图 1－感应器 2－坯料 3－ 电源
炉气和被加热钢材的平衡图如下：
第3章 锻பைடு நூலகம்的加热规范
AB线：炉气为氧化性 和还原性的分界线。 锻造加热炉（炉温 1000～1300℃）， α降到0.5或更低时， 才会形成加热炉正常 工作条件的无氧化气 体，这时的炉气成分 应保持为：
CO2 0.3 CO
h2o 0.84 h2
第3章 锻造的加热规范
2 电加热 利用电能转换热能来加热坯料。
1）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： 电阻炉加热、 盐浴炉加热、接触电 加热
第3章 锻造的加热规范
• 电阻炉加热原理：利用电 流通过炉内的电热体产生 的能量，加热炉内的金属 坯料。原理如图3.1。 • 电热体材料：铁铬铝合金 镍铬合金 碳化硅元件 二硅化钼
第3章 锻造的加热规范
3.2 少、无氧化火焰加热
3.2.1 少、无氧化加热 减少金属的氧化烧损（使烧损量小 于5％）和脱碳，限制氧化皮厚度在 0.05～0.06mm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。 快速加热、少无氧化火焰加热和介 质保护加热。
第3章 锻造的加热规范
图3.2 电极盐浴炉原理图 1－电热体 2－高温计 3电极 4－熔盐 5－坯料 6－变压器
第3章 锻造的加热规范
●接触电加热的加热原理： 以低电压（一般为2～15V） 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生的 热量加热金属坯料。原理如图3.3。 ●接触电加热的优点: 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： 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。
图3.1 电阻炉原理图 1－电热体 2－坯料 3－变压器
第3章 锻造的加热规范
●盐浴炉加热原理： 电流通过炉内电极产生 的热量把导电介质——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。 ●盐浴炉的分类：按照热源的 位置分外热式和内热式。 ●盐浴炉加热的优点： 升温快、加热均匀，可 以实现 金属坯料整体或局 部的无氧化加热。 ●盐浴炉加热的缺点： 热效率低、辅助材料消 耗大、 劳动条件差。
第3章 锻造的加热规范
第3章 锻造的加热规范
第三章 锻造的加热规范
锻前加热 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。
锻后冷却和热处理 获得良好的锻后组织，便于机械加工。
第3章 锻造的加热规范
3.1 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。
图3.5 炉气和被加热钢材的平衡图
第3章 锻造的加热规范
3.3 钢加热时的缺陷及防止措施
氧化、脱碳；过热、过烧；裂纹、开裂。
第3章 锻造的加热规范
3.3.1 氧化、脱碳、增碳 1、氧化 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应，使表面 生成氧化物，这种现象叫氧化，也叫烧 损。 2）氧化的实质是一种扩散过程。
第3章 锻造的加热规范
2 过烧
当坯料加热超过过热温度，并且在此温度 下停留时间过长，不但引起奥氏体晶粒迅速长 大，而且还有氧化性气体渗入晶界，这种缺陷 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的停留时间。