锻造工艺与模具设计-锻前加热、锻后冷却与热处理
锻造工艺过程及模具设计第3章锻造的加热
3.6.2 锻件的冷却规范
1．空冷 ：在空气中冷却，速度较快 。
2．坑（箱）冷：锻件锻后放到地坑 或铁箱中封闭冷却，或埋入坑中砂 子、石灰或炉渣内冷却。
3．炉冷：锻件锻后直接装入炉中按 一定的冷却规范缓慢冷却。
3.7 中小钢锻件的热处理
3.7.1 退火 退火是将钢加热到一定的温度，保温
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。
炉气和被加热钢材的平衡图如下：
• 电热体材料：铁铬铝合金 镍铬合金 碳化硅元件 二硅化钼
图3.1 电阻炉原理图 1－电热体 2－坯料 3－变压器
●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：
、
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。
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
• 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。
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：
锻造工艺过程及模具设计资料
第一章 概述
1.3 锻造技术发展的未来趋势 ① 数字化塑性成形技术;
锻造技术发展的未来是锻造技术数字化。 数字化的体现是什么? （CAD/CAM/CAE） ② 锻造设备和工艺技术发展趋势? 三个方面:设备大型化;自动化、精密化； 绿色化。
第一章 概述
1.4 学习本课程的任务: ① 设计能力； ② 分析能力； ③ 解决锻件缺陷问题的能力。
2.3 锻造温度范围的确定?
2.4加热规范
(二)锻造温度范围的确定 锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度间的～段温度间隔。钢料在高温单相区具 有良好的塑性，所以锻造温度范围最好在这个区间，图4－2是在铁碳合金相图 基础上制定的碳钢锻造温度范围。 开始锻造的温度称为始锻温度。它应低于固相线AE约150～200℃，以防止过热 和过烧。
④ 我国锻造的基本情况? ⑤ 模锻的特点? ⑥ 通用的锻造设备有哪些? （油压机，模锻锤，曲柄压力机，摩擦 压力机等）
第一章 概述
锻造工艺的工作原理
锻造工艺的工作原理
锻造工艺是通过对金属材料施加外力，使其发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的工艺过程。
工作原理如下：
1. 原料准备：将金属原料加热到适当温度，使其变软并容易塑性变形。
2. 启动设备：将加热后的金属原料放置在锻模中，并将锻模装入到锻造设备中。
3. 施加外力：通过锻造设备施加外力（例如压力或冲击力）在金属原料上，使其发生塑性变形。
外力可以通过力推、力拉、力挤等方式施加。
4. 变形过程：金属原料受到外力的作用下，会发生形状变化，从而获得所需形状和尺寸。
在变形过程中，金属原料的晶粒会发生细化和重新排列，从而改善金属材料的力学性能。
5. 锻后处理：锻后的金属零件可能需要进行热处理、冷却、退火等后续处理，以进一步提高其性能。
6. 检验与调整：对锻造后的零件进行检验，检查尺寸、形状和质量是否符合要求。
如有需要，可以进行调整和修整。
7. 完成产品：经过锻造和后续处理后，金属材料变成了所需形状和尺寸的工件，可以用于制造产品或进行下一步的加工。
总的来说，锻造工艺通过施加外力使金属原料发生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的零件或产品。
这种工艺具有高效、节省材料和能源、提高材料性能等优
点，广泛应用于制造业。
电厂发电机转子锻件的锻造工艺流程
电厂发电机转子锻件的锻造工艺流程转子锻件的生产工艺流程为：冶炼—铸锭—加热—锻造—第一次热处理（锻后冷却及锻件热处理）—锻件外观检查—切取低倍试片—毛坯超声波探伤—锻件粗加工—超声波探伤—加工热处理吊卡头—第二次热处理（调质）—切取性能试样、钻中心孔—检査内孔质量—超声波探伤—外观尺寸检査—人库。
(1)直接拔长工艺如采用短粗钢锭能满足锻造比要求，即钢锭直径与锻件心部锻透，内部缺陷充分焊合，砧子应采用上、下宽平砧或上、下宽V形砧，相对送进量控制在0.5〜0.8,在髙温尽量采取大压下量，要求操作时变形均匀，以保证钢锭中心不偏移。
这种锻造工艺方案的优点：操作简单，加热火次少，生产周期短。
由于必须镦粗，钢锭轴线不易偏移，并可用小设备锻大型转子。
缺点：锻时只沿轴向变形，锻件流线分布比较明显，横向力学性能有所下降。
(2)镦粗拔长锻造工艺方案由于转子轴身直径很大，如采用普通钢锭锻造时，直接拔长不能达到锻造比要求。
因此，在拔长前应进行镦粗以增大锻造比，同时镦粗还能提高切向力学性能。
生产实践证明，采取一次镦粗，镦粗后如锻造比≥4，则完全可以锻合钢锭内部的疏松，钢锭心部组织能够得到锻透，否则需要两次镦粗。
镦粗前，坯料应进行高温扩散退火，其方法是，在加热到始锻温度后保温25〜40h，使钢锭成分均匀化并可减轻晶内偏析。
镦粗时，镦粗比要大于或等于2. 25。
镦粗后，也用上、下宽平砧或上、下宽V形砧，在高温下以大压下量进行拔长。
这一方案的优点是：由于金属交错流动，能使杂质分布均匀，有利于提高切向力学性能。
其缺点是：锻时钢锭中心容易偏移，火次多，生产率低，需要大吨位设备。
(3)中心压实-拔长方案锻造大型转子时，由于锻件尺寸很大，即使选用高径比很小的短粗钢锭，直接拔长也无法达到锻造比要求，如采用镦粗-拔长工艺进行锻造，而镦粗又受到设备吨位的限制。
为此，可先进行表面降温锻造，使钢锭中心得到充分锻透，然后再进行逐步拔长成锻件，这即是中心压实-拔长工艺方案。
锻造工艺学
第一、二章 锻造生产用原材料与下料1、钢锭由冒口、锭身和底部组成。
2、大型钢锭的组织结构：答：1）细晶粒层 由于钢液接触模壁冷凝速度快，产生大量晶核，因而表面首先凝固成细小的等轴晶粒层（或称激冷层）；2）柱状晶区 表面细晶粒层形成后，锭模温度上升，继续散热速度减慢，晶粒开始沿着与模壁垂直的方向发展，从而形成柱状晶区。
由于选择结晶的缘故，易熔成分挤向中心，所以柱状晶区的夹杂及其他缺陷较少；3）倾斜树枝晶区 随着柱状晶区的不断发展，锭模温度继续上升，散热速度愈加减慢，加以杂质和气体上浮的运动作用，于是形成晶轴偏离柱状晶体方向的倾斜树枝晶区，并且A 形偏析区也在这一区间形成；4）粗大等轴晶区 倾斜树枝晶区长大到一定阶段后，由于外层收缩脱离锭模产生间隙，散热速度更加减慢，中心区的钢液有可能达到同一过冷度而同时凝固，最终形成粗大等轴晶区。
在这一区间的上部出现V 形偏析，下部出现负偏析，夹杂与疏松等缺陷较多，由此不难看出钢锭中心处组织较差；5）沉积堆 底部的钢液凝固快，形成较厚的细晶粒层。
此外，由于上部钢液中最初形成的晶体因比重大而下沉，并将碰断的树枝状晶分枝一起向下堆积。
在这一过程中，由于周围凝固，并且钢液补缩能力较小，所以沉积堆的组织疏松，氧化物夹杂多，在化学成分上构成负偏析区；6）冒口区 因为选择结晶的关系，钢锭内首先凝固的部分纯度高，最后凝固的冒口区杂质最多，特别是熔点低的硫化物和磷化物。
冒口区的钢液比重小，在凝固过程中得不到补缩，因而最终形成大缩孔，其周围并存在大量疏松。
钢锭底部和冒口占钢锭重量的5--7%和18--25%。
对于合金钢，切除的冒口应占钢锭的25--30%，底部占7--10%。
3、大型钢锭的内部缺陷以及形成原因：答：1）偏析 钢锭内部化学成分和杂质分布不均匀性称为偏析。
偏析是钢液凝固时选择结晶的产物。
偏析可分为树枝状偏析（或显微偏析）和区域偏析（或低倍偏析）两种。
树枝状偏析是指钢锭在晶体范围内化学成分的不均匀性。
锻造工艺与模具设计
锻造工艺与模具设计一、锻造工艺概述锻造是指通过施加压力将金属材料变形成所需形状的一种加工方法。
锻造工艺包括预制备、加热、锤击、冷却等多个环节。
通过不同的锻造工艺，可以生产出各种形状和尺寸的零件。
二、模具设计概述模具是指用于制造产品的专用工具，通常由上下两个部分组成。
模具设计需要考虑到产品的尺寸、形状等因素，以及生产效率和成本等因素。
合理的模具设计可以提高生产效率和产品质量。
三、锻造前准备1. 材料选择：根据零件要求选择适当的材料。
2. 钢坯切割：根据零件图纸进行钢坯切割，并进行初步加工。
3. 热处理：对钢坯进行热处理，使其达到适当的温度。
4. 模具准备：根据零件要求设计并制作合适的模具。
四、加热将钢坯放入电阻炉中进行加热，使其达到适当温度。
加热温度应该控制在合适范围内，以免影响零件质量。
五、锤击将加热后的钢坯放入模具中，进行锤击。
锤击力度应该适当，以免过度变形或破裂。
在锤击过程中要注意调整温度和压力，以保证零件的质量。
六、冷却在锻造完成后，需要对零件进行冷却。
冷却速度应该适当，以避免产生裂纹或变形。
七、模具设计要点1. 模具结构：模具应该采用合理的结构设计，以便于生产操作和维护。
2. 材料选择：选择合适的材料可以提高模具的使用寿命和生产效率。
3. 模具加工精度：模具加工精度应该达到要求，以保证产品质量。
4. 模具调试：在使用前需要对模具进行调试，并根据实际情况进行调整。
5. 模具维护：定期对模具进行维护和保养，可以延长其使用寿命和提高生产效率。
八、总结通过合理的锻造工艺和模具设计，可以生产出高质量的零件，并提高生产效率和降低成本。
在实际生产中，需要根据具体情况进行调整和改进，以达到最佳效果。
锻造的工艺过程
锻造的工艺过程简介锻造是一种常见的金属加工方法，通过将金属材料加热至一定温度后施加压力，使其发生塑性变形，以改变其形状和内部组织结构。
锻造广泛应用于航空航天、汽车、能源、机械制造等行业，是制造业中不可或缺的一部分。
本文将详细介绍锻造工艺过程。
热锻工艺过程加热在锻造过程中，首先需要将金属材料加热至一定温度，以提高其塑性和可锻性。
加热温度取决于金属材料的种类和锻件的形状复杂程度，一般可分为低温、中温和高温锻造。
加热可以使用电阻加热炉、气体加热炉等设备进行。
锻造1.预制坯料在加热到适当温度后，需要对金属材料进行预制坯料的加工，即将原始材料切割成适合锻造的形状和尺寸。
预制坯料的形状和尺寸要符合最终锻件的要求，以便于后续的锻造操作。
2.模具设计和制造在锻造之前，需要根据最终产品的形状和尺寸设计和制造相应的模具。
模具是锻造操作的关键，可以确定最终产品的形状和精度。
模具制造一般采用机械加工和热处理等工艺，确保模具具有足够的强度和耐磨性。
3.锻造操作锻造操作是将加热好的金属材料放入模具中，施加适当的压力进行变形的过程。
锻造过程中，压力可以通过液压机、锤击或压力机等工艺设备施加，以使金属材料发生塑性变形。
同时，根据需要进行多次锻造，以逐步改变金属材料的形状和组织结构。
4.热处理锻造后的金属材料通常需要进行热处理，以改善其力学性能和组织结构。
热处理可以包括退火、正火、淬火等工艺，通过控制加热和冷却过程，使金属材料获得理想的硬度和强度。
5.后续加工经过锻造和热处理后，锻件可能需要进行进一步的加工，包括切割、车削、铣削、钻孔等。
这些加工操作将锻件加工成最终产品，并满足其形状和精度要求。
冷锻工艺过程材料准备冷锻过程中使用的材料通常是冷硬性较高的金属，例如铝合金、不锈钢等。
在冷锻前，需要对材料进行预处理，如去除氧化层、清洁表面等，以保证冷锻过程的质量。
设备和工艺参数选择冷锻可以使用液压机、螺旋式冷锻机等设备进行。
在选择设备时，需要考虑材料的硬度、形状复杂度和生产效率等因素。
坯料加热、锻件冷却及热处理
1.坯料加热、锻件冷却及热处理
Heating 、Cooling and Heat-Treatment of Forging work-piece
2.特种锻压与轧制
Special Forging and Rolling
一.坯料加热、锻件冷却及热处理
Heating 、Cooling and Teat Treatment of Forging work-piece
应用：用于各种材料、形状复杂件， 如铝合金炮弹引，高压阀体等。
5）粉末锻造
原理：将粉末冶金和精密模锻结合一起。
分类：粉末锻造-----直接加热锻造 烧结锻造-----烧结后加热锻造
粉末冷锻----用粉末成坯，烧结后冷锻。 特点：尺寸精度高，表面光洁；
性能、生产效率优于粉末冶金产品。 应用：汽车上火花塞壳；汽车齿轮和连杆。
3）等温锻造和超塑性锻造
原理：模具和坯料保持相同温度。 特点及应用： 用于锻造温度范围狭窄金属，如钛合金、铝合金等，
尤其航天工业薄壁零件。
4）液态锻造
原理：将液态金属直接注入模膛，施以静压力，使熔融 或半熔融态金属在压力下结晶凝固，并产生少量 塑性变形。
特点： 与铸造比：无须浇注系统，节约金属； 组织比压铸件细密。 与锻造比：成形压力小及能耗少2/3~~3/4； 组织比一般模锻件差。
节约原材料 产品强度和精度高、Ra低，产 品高 劳动条件好 生产率高
缺点： 变形抗力大，要求设备有较大能量、刚度
应用：成批小件生产
2）温挤压
原理：加热到比热锻温度低的温度挤压。 特点：降低冷、热锻缺点：
---比冷挤压变形抗力小，可加大变形量； ---比热挤压减轻氧化、脱碳，提高加工精度
应用：用于不易冷锻材料如：不锈钢、高温合金
锻造工艺过程及模具设计第7章模锻工艺
第7章
模锻工艺过程
3．模锻斜度的选择 为了便于将成形后的锻件从模膛中取出，在锻件上与分模面 相垂直的平面或曲面上必须加上一定斜度的余料，这个斜度就称 为模锻斜度。 外模锻斜度α和内模锻斜度β（图7.11）。在同一锻件上内
模锻斜度β比外模锻斜度α大。 锻件成形后，外模锻斜度有助于锻件出模，内模锻斜度的金 属由于收缩反而将模膛的突起部分夹得更紧。
第7章
模锻工艺过程
锻件的精度可用锻成尺寸与锻件公称尺寸的 偏差判定。锻件图上的公称尺寸所允许的偏差 范围称为尺寸公差，简称公差。
(1)锻件的形状
锻件形状的复杂程度由形状复杂系数S表示。 S是锻件质量或体积(Gd，Vd)与其外廓包容体 的质量或体积(Gb，Vb)的比值，即： S=Gd/Gb= Vd/ Vb
第7章
模锻工艺过程
热模锻压力机模锻工艺过程具有下列特点： 1、对于横截面形状复杂、分模面接近圆形或方形 的锻件(例如薄辐齿轮)，必须正确设计预锻工步。 2、对于截面相差很大的长毛坯，一般需要用其它 设备制坯。 3、最好使用电加热及其它少无氧化加热，或在热 坯料送进压力机前有效清除氧化皮。 4、热模锻压力机导向精度较高，工作方式和普通 冲床相近。
第7章
模锻工艺过程
7.2.2 长轴类锻件
按外形、主轴线、分模线特征，长轴类 锻件可分为： 1．直长轴锻件 ：一般采用拔长制坯或 滚挤制坯。 2．弯曲轴锻件：除了可能要拔长制坯或 拔长加滚挤制坯外，还要有弯曲制坯或成型 制坯。
第7章
模锻工艺过程
3．枝芽类锻件：带有突出部分。除了需拔 长制坯或拔长加滚挤制坯外，还要有成 型制坯或预锻制坯。 4．叉类锻件：头部呈叉状。若杆部较短， 除拔长制坯或拔长加滚挤制坯外，还要 进行弯曲制坯；若杆部较长，需用带劈 料台的预锻制坯工步，不需弯曲制坯。
一 锻造工艺的主要工艺参数及过程控制文件
一锻造工艺的主要工艺参数及过程控制文件1 零件名称和材料：阀体、套管头本体、套管头四通、油管头本体、油管头四通。
1.1材料：35CrMo1.2锻造比：51.3始锻温度：1150°C1.4终锻温度：850°C1.5加热温度和时间：1200-1300/1H2 零件名称和材料：阀盖、悬挂器本体2.1材料：35CrMo2.2锻造比：52.3始锻温度：1150°C2.4终锻温度：850°C2.5加热温度和时间：1200-1300/1H二锻造设备和模具1 设备链排式加热炉1吨桥式自由锤C41-1000空气锤750公斤锤400公斤锤250公斤锤2、模具模具在使用时进行检查，首件进行尺寸和外观检测。
3、检测工具工具名称：内、外卡尺、游标卡尺、直尺、样板。
4设备的认可按程序文件进行并保持相关认可评定记录和证实性记录。
三钢材加热1、锻件加热采用链排式加热炉加热。
2、加热速度控制在每分钟10°C3、加热温度最高控制在1180°C（1）四、工艺文件编制1、应按零件及锻件工艺图纸编制加热文件。
2、根据工艺方案确定锻造工步，在工艺卡上应有文字说明。
3、根据加放的余量核算锻件重量、工艺损耗重量及下料重量。
4、工艺卡由工艺员签字后交主管工艺员审核，由主管领导签字后投入生产。
5、锻造生产遵守工艺卡制定工步原则。
五、锻后冷却及热处理1、冷却1.1碳素钢锻件采用锻后空冷方式。
1.2合金结构钢锻件采用锻后堆冷或砂冷方式。
1.3工具钢锻件采用锻后灰冷、2、锻后热处理2.1、碳素钢锻件锻后均采用正火处理，HB≤229.2.2合金结构钢锻件采用锻后退火处理，六、人员资料从事锻造的人员应持证上岗。
七、工艺验证要求：1.锻造前材料的化学成分分析，2、锻造后锻件的外观检查。
3、锻件的几何尺寸检查应符合工艺卡之规定。
4、锻件不得有裂纹、夹渣、重皮等缺陷存在。
5、检验员应对检查结果签字确认。
锻造工艺学-3-锻造的热规范
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3-2 加热时产生的缺陷及防止措施
表层缺陷：氧化、脱碳、裂纹 内部缺陷：过热、过烧、裂纹
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一、氧化
钢在加热时，表面上的合金元素与炉气中的氧化 性气体（O2，CO2，H2O和SO2）发生化学反应，形成氧 化皮。
氧化实质上是一种扩散过程：铁以离子状态从内 部向表面扩散，氧以原子状态吸附到钢坯表面，并向 内部扩散。
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3-3 金属的加热规范
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几个概念：
1）装炉温度 2）加热速度 3）均热保温 4）加热时间 5）始锻温度、终锻温度、锻造温度范围
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3-4 锻造温度范围的确定
基本原则： 合理的锻造温度范围，应保证金属具有良好的塑
性和较低的变形抗力。并在此条件下尽量扩大锻造温 度范围，以减少加热火次。 ● 具体锻造温度范围应根据铁碳相图来确定
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2、组织应力（相变应力）
具有相变的材料在加热过程中，表层先相变，心 部后相变，且相变前后组织的比容发生变化，由此引 起的应力叫组织应力。
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加热过程中随着温度升高，表层先相变，由珠光 体转变为奥氏体，比容减小，表层受拉心部受压。此 时组织应力与温度应力反向，使总的应力数值减小。
随着温度的继续升高，心部相变，此时组织应力 心部受拉表层受压。组织应力方向与温度应力相同， 使总的应力数值增大，但此时钢料已接近高温，一般 不会造成开裂。
击韧性，因此要尽量避免产生魏氏组织。
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终锻温度：
低碳钢：奥氏体、铁素体双相区 中碳钢：奥氏体单相区 高碳钢：奥氏体、渗碳体双相区
注意：高碳钢终端温度为何选在奥氏体、渗碳 体双相区？
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3-5 锻后冷却
一、冷却方法
● 空冷 ● 坑冷（箱冷） ● 炉冷 各种冷却方法的根本区别在于冷却速度的不同
锻造工艺与模具设计
1.自由锻工艺规程一般包括以下内容：（1)根据零件图绘制锻件图（2）确定坯料的质量和尺寸(3)制定变形工艺和确定锻造比（4)选择锻造设备(5)确定锻造温度范围，制定坯料加热和锻件冷却规范(6）制定锻件热处理规范（7）制定锻件的技术条件和检验要求(8）填写工艺规程卡片等。
2。
冷锭加热规范：加热过程分为预热、加热、均热。
保温目的(1)低温装炉温度下保温目的是减小坯料断面温差，防止因温度应力而引起破裂（2）中温800～810°C保温的目的是减小前段加热后坯料断面上的温差，减小温度应力,并缩短坯料在锻造温度下的保温时间，以减小氧化，脱碳，甚至过热过烧.（3）锻造高温下的保温，是为了防止坯料中心温度过低,引起锻造变形不均，还可以通过高温扩散作用，使坯料组织均匀化，以提高塑性,减少变形不均.3。
确定锻造比:锻造比是表示锻件变形程度的指标，它是指在锻造过程中,锻件镦粗或拔长前后的截面积之比或高度之比，即（Ao，Do，Ho，和A，D，H，分别为锻件锻造前后的截面积，直径和高度）4.三拐曲轴的锻造过程：锻造曲轴类锻件的基本工序是拔长错移和扭转。
锻造曲轴时应尽可能采用那些不切断纤维和不使用钢材心部材料外露的工艺方案，当生产批量较大且条件允许时，应尽量采用全纤维锻造。
另外，扭转时，尽量采用小角度扭转。
过程：（1)下料(2)压槽<卡出II段>(3）错移<压出II拐扁方>（4）压槽〈I，III 分段〉(5）压出<I，III扁方>（6）压槽〈I，III与轴端分段>（7)摔出中间，两端轴颈（8)扭转I，III拐各扭30°5。
弯曲类锻件的锻造过程:锻造该类锻件的基本工序是拔长和弯曲.当锻件上有多处弯曲时，其弯曲的次序一般是先弯端部及弯曲部分与直线部分的交界处,然后再弯其余的圆弧部分。
对于形状复杂的弯曲件，弯曲时最好采用垫模或非标累工装等，以保证形状和尺寸的准确性并且提高生产效率.过程〈a〉20t吊钩的锻造过程：1）下料2）拔杆部及两端头部3)弯头部4）弯曲根部5）旋转180°弯根部6)弯曲端部7）弯曲中部8）直立墩弯9)锻出斜面〈b>卡瓦的锻造过程：1）下料2）压槽卡出粮囤3)拔出中间部分4）弯曲左端圆弧5）弯曲右端圆弧6）弯曲中间圆弧.6。
锻造及锻后热处理工艺规范DOC.doc
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：组号钢别Q195~Q255， 10~30Ⅰ35~45，15Mn~35Mn ，15Cr~35Cr50，55，40Mn~50Mn ，35Mn2-50Mn2 ，40Cr~55Cr ，20SiMn~35SiMn ，12CrMo~50CrMo ，34CrMo1A ，30CrMnSi ， 20CrMnTi ，20MnMo ，Ⅱ12CrMoV~35CrMoV ， 20MnMoNb ， 14MnMoV~42MnMoV，38CrMoAlA ，38CrMnMo34CrNiMo~34CrNi3Mo，PCrNi1Mo~PCrNi3Mo，30Cr1Mo1V，25Cr2Ni4MoV ，22Cr2Ni4MoV ，5CrNiMo ，5CrMnMo ，37SiMn2MoV 30Cr2MoV ，40CrNiMo ，18CrNiW ，50Si2~60Si2 ，65Mn ，50CrNiW ，50CrMnMo ，60CrMnMo ，60CrMnVT7~T10 ， 9Cr，9Cr2， 9Cr2Mo ， 9Cr2V ，9CrSi ，70Cr3Mo ，Ⅲ1Cr13~4Cr13 ，86Cr2MoV ，Cr5Mo ， 17-4PH0Cr18Ni9~2Cr18Ni9 ，0Cr18Ni9Ti ， Cr17Ni2 ， F316LN50Mn18Cr4 ， 50Mn18Cr4N ， 50Mn18Cr4WN ， 18Cr18Mn18NGCr15，GCr15SiMn ， 3Cr2W8V ，CrWMo ， 4CrW2Si~6CrW2SiCr12MoV1 ， 4Cr5MoVSi(H11) ， W18Cr4VGH80， GH901， GH904 ，GH4145 ，WR26 ，ⅣNiCr20TiAl ， incone1600， incone1800始锻温度终锻温度℃℃钢锭钢坯终锻精整12501220750700 1220120075070012201200800750 12001180850800 120011808508001200 1180 850 800 1180 1160 950 900 1130 1100 930 930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。
锻造模具设计
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二.模锻件旳分类
1.圆盘类
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2.长轴类
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三.锻模设计环节
（1）设计锻件图； （2）设计终锻模镗； （3）拟定模锻设备吨位； （4）设计制坯模镗； （5）拟定坯料长度； （6）绘出锻模装配总图，给出锻模技术条件，再绘制
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二.预锻模镗设计
1.预锻模镗仅用来降低终锻模镗旳磨损
这种情况下，基本和终锻模镗一样，只有外圆角半径比终 锻模镗相应处大，分模面出圆角也大些。
2.预锻模镗主要用来改善终锻时成型条件
这种情况下预锻模镗设计与终锻模镗有较大区别。能够从 这三个方面考虑其设计：
（1）模镗旳宽和高； （2）模锻斜度； （3）外圆角半径。
除上述切割措施外，还有等离子切割法、电子束切割法、阳极切割法等。
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三.锻前加热、锻后冷却和热处理
（一）锻前加热旳目旳与措施
1.锻前加热旳目旳 提升金属旳塑性，降低变形力； 以利于铸造和取得良好旳锻后组织； 降低设备吨位，降低燃料消耗。
2.锻前加热旳措施 根据热源不同，在铸造生产中金属旳加热可分为两大类：
四.圆角半径
在制件公差允许条件下，圆角半径应尽量大。 1.外圆角半径r
一般情况下r值按下式拟定： 2.内圆角半径R
R太小，会使脱模困难，还会造成模锻时金属流动形成旳 纤维被割断甚至产生折叠。
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五.冲孔连皮
对内孔不小于25mm旳锻件模锻时不能直接锻出通孔，在 分模面上留有较薄旳一层金属称为连皮。常用连皮有四种形式：
铜合金锻造流程
铜合金锻造流程（作者单位：1.沈阳万恒锻造有限公司；2.沈阳市汽车工程学校）◎高杰1王本昊2铜及其合金是人类最早使用的金属材料。
早在4000年以前，我国就有黄铜和青铜的生产。
由夏代开始进入“青铜时代”，至商、周时代青铜的配置、铸造和锻造技术已相当成熟，铜及其合金制品已广泛用于生产工具、兵器、礼品和生活用具等领域。
在铜中加入锌、锡、铅、镍、锰等元素，形成铜合金，以锌作为添加元素的铜合金称为黄铜，以锡等作为主要添加元素的铜合金称为青铜。
一、坯料的准备铜合金锻造用的原材料主要有铸锭和挤压棒材两种。
铸锭作为大型锻件的坯料之用，铸锭于锻前要进行均匀化退火，以改善塑性。
铸锭表面若有缺陷，应打磨干净或表面经扒皮后再进行锻造。
铸锭若作为模锻毛坯，经适当制坯后可直接进行模锻，而不必像铝、镁合金那样，要经过自由锻反鐓复拔后才用于模锻。
因为铜合金的塑性较高，金相组织不像铝、镁合金那样复杂。
挤压棒材适用于中小型模锻件或自由锻件。
为了消除挤压棒材内部的残余应力，防止裂纹的产生，挤压变形后的棒材，必须及时进行退火。
铜合金多用圆盘锯下料，对产品质量要求高的铜合金毛坯，可直接在车床上下料，端面倒角，要消除表面缺陷。
二、锻前加热铜合金最好采用电加热，也可以用火焰炉加热。
在电阻炉内加热铜合金时用热电偶控制炉温是比较准确的，而在火焰炉内加热时，炉温测量误差较大。
铜合金的加热温度比钢的加热温度低，而用煤气及重油加热炉因为需调整喷嘴在很小的燃烧功率下进行低温燃烧，较难保证做到燃烧稳定，故最好采用低温烧嘴燃烧。
对比之下，燃煤加热炉却有一定优越性。
当高温燃煤加热炉需要加热铜合金时，只要把煤量和风量减少就能保持一种所谓“文火”，燃煤加热炉不像油炉那样因燃烧过程不稳定而迅速降温。
加热炉的炉气成分最好呈中性，但在普通火焰炉中很难获得中性气氛，往往是呈微氧化或微还原气氛。
对于在高温下极易氧化的一切高铜合金，如无氧铜、低锌黄铜、锡青铜、白铜等，一般应在还原气氛中加热。
锻造生产工艺过程
锻造生产工艺过程锻造是一种常见的金属加工工艺，通过加热和施加压力来改变金属材料的形状和性能。
它广泛应用于航空航天、汽车、机械制造等领域。
本文将重点介绍锻造的生产工艺过程。
一、锻造前的准备工作在进行锻造之前，需要进行一系列的准备工作。
首先是确定锻造材料，常见的锻造材料包括钢、铝、铜等金属材料。
其次是根据产品的要求，设计模具和工装夹具。
模具的设计需要考虑到产品的形状、尺寸和锻造工艺等因素。
然后是准备锻造设备和工艺参数，包括锻造机床、加热炉、锻造锤等设备，以及加热温度、锻造速度、锤击力量等参数的设定。
二、锻造的加热过程在锻造过程中，首先需要对金属材料进行加热，使其达到适宜的锻造温度。
加热温度的选择要根据材料的种类和要求来确定，一般情况下，钢材的加热温度在1000℃-1250℃之间。
加热的方式可以通过电阻加热、感应加热、火焰加热等方式进行。
加热的时间要根据材料的厚度和热传导性来确定，一般情况下，加热时间在数分钟到十几分钟之间。
三、锻造的变形过程在金属材料达到适宜的锻造温度后，需要进行锻造变形。
锻造变形的方式有很多种，常见的有自由锻造、模锻造、冷锻造等。
自由锻造是指将金属材料放在锻造机床上，通过锻锤的冲击力量进行变形。
模锻造是指将金属材料放在模具中，通过锻模的冲击力量进行变形。
冷锻造是指在常温下进行的锻造，适用于一些对尺寸精度和表面质量要求较高的产品。
在锻造过程中，需要控制好变形的速度和力量，以避免产生裂纹和变形不均匀等问题。
四、锻造的冷却和退火过程在锻造完成后，金属材料需要进行冷却和退火处理。
冷却是指将锻造后的金属材料放置在空气中进行自然冷却，使其温度逐渐降低。
退火是指将锻造后的金属材料加热到一定温度，然后缓慢冷却，以消除内部应力和提高材料的塑性和韧性。
冷却和退火的方式可以通过水冷、油冷、盐浴退火等方式进行。
五、锻造的后续处理过程在锻造完成后，还需要进行一些后续处理工艺。
常见的后续处理工艺包括热处理、表面处理和机械加工等。
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
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2）感应加热 a. 工作原理 b. 分类 c. 特点
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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
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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
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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
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第二篇锻造工艺与模具设计锻造：以锭料或棒料为原材料时，称为锻造，在锻造加工中，坯料发生明显的塑性变形，有较大量的塑性流动。
自由锻：只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量锻件的方法。
模锻：利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。
锻压生产过程•锻压的生产过程包括成形前的锻坯下料、锻坯加热；成形；成形后工件的热处理、清理、校正和检验。
法兰生产工艺流程主导产品——大型铸锻件：电站锻件、船用锻件等亚临界汽轮机缸体、超临界缸体、亚临界汽轮机（600MW及600MW以下）高中压转子、中压主轴、超纯转子、高低压联合转子、低压转子、叶轮等火力发电机组（300MW及300MW以下）铸锻件；大型船用铸锻件等。
300MW发电机转子300MW缸体1-1 锻前加热的目的及方法1 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锻后组织和力学性能。
1-1 锻前加热的目的及方法2 方法：金属坯料的加热方法，按所采用的热源不同，可分为：¾燃料加热：¾电加热：[1] 燃料(火焰)加热燃料加热是利用固体(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量对坯料进行加热。
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)辐射和炉底传导等传热方式，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。
在普通高温锻造炉中，辐射传热量可占到总传热量的90%以上。
[1] 燃料(火焰)加热优点：燃料来源广泛，炉子建造容易，加热费用低，对坯料适应范围广等。
缺点：劳动条件差，金属氧化烧损严重，加热质量难以控制等。
目前，该方法仍是锻造加热的主要方法，广泛用于自由锻、模锻时的对各种大、中、小型坯料的加热。
1-1 锻前加热的目的及方法[2] 电加热电加热是将电能转换为热能而对金属坯料进行加热。
锻造生产中常用的电加热方法有：电阻炉加热、接触电加热、感应加热。
1-1 锻前加热的目的及方法(1)电阻炉加热用电流通过炉内电热体时产生的热量来加热金属。
常用的电热体有金属电热体(镍铬丝、铁铬铝丝等)和非金属电热体(碳化硅棒、二硫化铝棒等)。
优点：准确控制炉温，对坯料加热的适用范围较大。
缺点：加热速度慢，电能消耗高，加热温度受到电热体材料的限制，若无防护也会产生强烈氧化。
(2)接触电加热定义：是以低电压大电流通过坯料，由于电流通过时，要克服电阻发热，故可以利用这种热量直接加热金属。
适用范围：细长坯料的整体加热或局部加热。
优点：由于是直接在被加热坯料将电能转化为热能，因此具有设备构造简单，热效率高高(达75%-85%)、操作简单、耗电少、成本低等优点。
缺点：要求被加热坯料表面光洁，下料规整，端面平整。
温度控制与测量较困难。
1-1 锻前加热的目的及方法（3）感应加热z是将坯料放入通有交变电流的感应圈内，利用电磁感应发热直接加热。
z按所用电流频率不同，感应加热通常被分为：工频加热(f = 50 Hz)，中频加热(50~1 000 Hz))和高频加热(f＞1 000 Hz)。
z锻造加热多采用中频加热。
优点：加热速度快，氧化皮少（烧损率一般小于0.5%），温度控制准确，生产条件好，工作稳定可靠，便于和锻压设备组成生产线实现机械化-自动化等。
缺点：设备投资高，一种感应线圈只能加热一定规格的坯料。
1-2 金属锻造温度范围的确定金属的锻造温度范围是指开始锻造时的温度（始锻温度）和结束锻造时的温度（终锻温度）之间的温度区间。
1-2 金属锻造温度范围的确定确定锻造温度范围的基本原则：要求坯料在锻造温度范围内进行锻造时，具有良好的塑性和较低的变形抗力，并且还能获得组织性能优质的锻件。
在满足上述要求的前提下，尽量扩大其锻造温度范围，以便减少锻造加热火次和提高锻造效率。
1-2 金属锻造温度范围的确定确定锻造温度范围的现行方法：以铁-碳平衡相图为基础，再结合其塑性图、抗力图和再结晶图，从钢的塑性、变形抗力和组织性能等三个方面进行综合分析，由此定出合适的始锻温度与终锻温度。
1-2 金属锻造温度范围的确定一、始锻温度确定坯料始锻温度，首先必须保证在加热时绝对不能产生过烧，同时也要尽力避免发生过热。
碳钢始锻温度一般比铁一碳相图的固相线低150~250℃。
一、始锻温度坯料组织、锻造方式和变形工艺等。
¾以钢锭为坯料时，由于铸态组织比较稳定，产生过烧的倾向较小，因此，钢锭的始锻温度比同钢种钢坯和钢材要高20~50℃；¾采用高速锤精锻时，因为高速变性产生很大的热效应，会使坯料温度升高以致引起过烧，所以，其始锻温度应比通常的始锻温度约低100 ℃左右。
¾对于大型锻件锻造，最后一火的始锻温度，应根据剩余锻比确定，以避免锻后晶粒粗大，这对不能用热处理方法细化晶粒的钢种尤为重要。
二、终锻温度在确定终锻温度时，如果温度过高，会使锻件晶粒粗大，甚至产生魏氏组织。
相反，终锻温度过低，不仅导致锻造后期加工硬化严重，可能引起断裂，而且会使锻件局部处于临界变形状态，产生粗大晶粒。
因此，通常终锻温度应稍高于其再结晶温度。
这样，既保证坯料在终锻温度前仍有足够的塑性，又可使锻件在锻后能够获得较好的组织性能。
二、终锻温度线碳钢的终锻温度约在铁-碳相图Al 以上25~75℃。
中碳钢：终锻温度在奥氏体单相区，组织均匀，塑性良好，完全满足终锻要求；低碳钢：终锻温度处在奥氏体和铁素体的双相区，但因两相塑性均较好，不会给锻造带来困难。
高碳钢：终锻温度是处于奥氏体和渗碳体的双相区。
在此温度区间进行锻造，可借助塑性变形作用将析出的渗碳体破碎呈弥散状，以免高于Acm线终锻，而使锻后沿晶界析出网状渗碳体。
二、终锻温度终锻温度与钢种、锻造工序和后续工艺有关：对于无相变的钢种，因用热处理不能细化晶粒，只能依靠锻造控制晶粒度。
为了使锻件获得较细的晶粒，这类钢的终锻温度一般偏低；当锻后立即进行锻件余热处理时，终锻温度应满足余热处理要求。
如低碳钢锻件锻后进行余热处理，其终锻温度则要求稍高于A3线。
二、终锻温度表各类钢的锻造温度范围碳素结构钢的锻造温度范围：400~580 ℃；合金结构钢的锻造温度范围：200~300℃；在锻造生产中，高合金钢锻造较困难，对锻造工艺要求严格。
1-3 金属的加热规范加热规范(或加热制度)是指金属坯料从装炉开始到加热完了整个过程，对炉子温度和坯料温度随时间变化的规定。
为了应用方便，一般加热规范以炉温-时间的变化曲线（也称加热曲线）表示。
1-3 金属的加热规范制订加热规范的基本原则是：要求坯料在加热过程中不产生裂纹，过热、过烧，温度均匀，氧化和脱碳少，加热时间短等。
通常，可将坯料锻前加热分为预热、加热和均热三个阶段，制订加热规范就是确定上述各个阶段的加热炉温、加热速度和加热时间。
其中，预热阶段，主要是规定坯料装炉时的炉温（简称装炉温度）；加热阶段，关键是选择正确的加热速度；均热阶段，是为了使坯料断面温度均匀，要求给出适当的保温时间。
1-3 金属的加热规范1.3.1 制订加热规范的原则及方法一、装炉温度开始加热的预热阶段，坯料温度低而塑性差，而且还存在蓝脆区。
为了避免温度应力过大引起裂纹，则需要规定坯料装炉时的装炉温度。
一般来讲，装炉温度取决于温度应力，与钢的导温性和坯料断面尺寸有关。
¾导温性好而断面尺寸小的坯料，装炉温度不受限制；¾导温性差而断面尺寸大的坯料，应规定装炉温度，并且在该温度下保温一定时间。
二、加热速度是指在加热过程中单位时间内金属表面温度的变化（℃/h），或单位时间内坯料截面热透的数值（mm2/min）。
加热规范中有两种不同含义的加热速度：最大可能的加热速度；坯料允许的加热速度。
最大可能的加热速度：是指炉子按最大功率升温时，所能达到的加热速度。
它与炉子型式，燃料种类、燃烧状况、坯料尺寸及其在炉中放置方式等有关。
坯料允许的加热速度：为坯料在保持其完整性条件下所允许的加热速度。
它取决于坯料加热时所产生的温度应力、钢的导温性、机械性能及断面尺寸等。
二、加热速度坯料的导温性好、强度极限愈大，断面尺寸愈小，允许的加热速度则愈大。
反之，允许的加热速度就愈小。
因此，加热导温性好的坯料时，不必考虑允许的加热速度，可以最大加热速度加热；加热导温性差的坯料时，在低温阶段，则应以坯料允许的加热速度加热，升到高温后，就可按照最大加热速度加热。
1-3 金属的加热规范三、保温时间当坯料表面加热到锻造温度时，因其心部温度还低，断面存在较大温差，如果这时出炉锻造，必将引起变形不均。
所以，还需在此温度下保温一段时间。
通过保温不但可使坯料断面温度趋于均匀，还能借助高温扩散作用使其组织均匀化。
1-3 金属的加热规范三、保温时间加热规范所规定的保温时间有：最小保温时间和最大保温时间。
最小保温时间：为了消除或减小坯料断面温差所需的最短保温时间。
加热终了时，坯料断面温差应达到的均匀程度因钢种不同而不同，碳素钢、低合金钢要求小于50~100℃，高合金钢要求小于40℃。
1-3 金属的加热规范三、保温时间最大保温时间是针对生产中可能发生的特殊情况而规定的。
如生产设备出现故障或其它原因，使钢料不能及时出炉，若钢料在高温下停留过久，容易产生过热，为此规定了最大保温时间。
当保温时间超过最大保温时间，则应将炉温降至800~850 ℃等待。
1-3 金属的加热规范四、加热时间加热时间是指坯料装炉后从开始加热到出炉所需要的时间，包括加热各阶段的升温时间和保温时间。
确定加热时间的方法，可按传热学理论进行计算，或以经验公式、试验数据、图线等来决定。
一、冷锭加热规范冷锭是指装炉加热时，钢锭温度为室温。
因为钢锭在低于500℃加热时的塑性较差，加上其内部残余应力又与温度应力同号，各种组织缺陷还会造成应力集中，所以在冷钢锭加热的低温阶段，应限制装炉温度和加热速度。
加热小型冷钢锭时，由于其断面尺寸小，产生的温度应力也不大，因此，对碳素钢与低合金钢小钢锭，多采用一段快速加热规范。
对高合金钢小钢锭，因其导温性较差，和大型冷钢锭一样，也采用多段加热规范。
加热大型冷钢锭时，由于其断面尺寸大，产生的温度应力也大，因此，均采用多段加热规范。
1.3.2钢锭的加热规范按钢锭在锻前加热装炉时的温度分：冷锭与热锭。
二、热锭加热规范z 从炼钢车间铸锭脱模后，直接送到锻压车间装炉加热的钢锭称为热锭。
z 由于热钢锭在装炉时，其表面温度一般不低于600 ℃，处于良好的塑性状态，温度应力小，装炉温度不受限制，入炉后可以最大加热速度进行加热。
1.3.2钢锭的加热规范按钢锭在锻前加热装炉时的温度分：冷锭与热锭。