浅谈锻造对金属组织和性能的影响
钢铁锻造原理
钢铁锻造原理钢铁锻造是针对金属材料的一种热加工方法，它应用于构建牢固和耐用的金属零件。
它可以生产各种形状的工件，包括轴，凸轮和其他金属零件。
这种加工方法主要涉及在金属材料处于高温状态下进行塑性变形。
在钢铁锻造期间，金属经常被加热到高温，并在热加工中遭到冷却。
这种热冷循环也称为热机械加工。
下面将对钢铁锻造的原理做一个介绍。
1.钢铁锻造的加热对金属的影响加热时，钢铁中的所有金属原子都会开始振动，并增加它们的能量。
当这发生时，钢铁的温度将上升。
如果温度上升到一定程度，钢铁原子就会开始通过扩散来重新排列。
这种重新排列会使钢的粗细度甚至硬度发生变化。
2.钢铁锻造的塑性变形对金属的影响当钢铁被塑性变形时，其原子之间的结合方式也会改变。
塑形可轻松地改变原子排列，并为钢铁的冷却过程创造充足的缓冲区。
重铸后再次加热可能会改变钢铁的组织结构和性质。
在原子重新排列期间，牢固的原子晶格会被打破并再次排列。
这种重新排列过程会导致钢铁的硬度、韧度、强度和其他物理性质等发生显着变化。
3.钢铁锻造的过程钢铁锻造是一种在金属材料处于高温状态下进行的制造过程。
首先，金属被加热，以提高其温度。
在这种情况下，金属的形状可以通过热塑性变形而改变。
冷却过程在形状完成之后开始。
该过程可通过石墨等泥炭木制成的模具进行。
当它们变为冷却状态时，它们的形状会被冻结在原来的状态。
这就是最终形状。
钢铁锻造的方式多种多样，靠的是技术人员的经验。
总而言之，钢铁锻造是一种制造金属机械零件的传统工艺。
它已被广泛应用于各种工业和制造场合。
在这个处理过程中，金属材料被加热到高温并进行塑性变形以形成所需的形状。
它不仅可以改变金属的物理性质，还可以使其变得耐用，刚性、强度和更加韧性。
因此，钢铁锻造已经成为现代化机械制造的重要组成部分。
锻造的工艺特点
锻造的工艺特点
锻造是一种常见的金属加工工艺，它通过施加高压力和高温度，使金属原料发生塑性变形和晶粒细化，从而达到加工成形的目的。
锻造工艺的特点有以下几点：
一、高强度和高密度
锻造工艺可以使金属材料在高温高压下发生塑性变形，使其晶粒细化并排列有序，从而使金属材料的密度和强度得到提高。
相比于其他加工工艺，如铸造和焊接，锻造能够获得更高的强度和密度，因此在高负荷和高强度要求的产品制造中得到广泛应用。
二、良好的成形性能
锻造工艺可以使金属材料在高温下发生塑性变形，从而得到各种形状和尺寸的产品。
相比于其他加工工艺，如切削和冲压，锻造具有更好的成形性能，可以制造出更为复杂的产品，如飞机发动机叶片、汽车曲轴等。
三、优异的机械性能
锻造工艺可以使金属材料的晶粒细化和排列有序，从而提高其机械性能，如强度、硬度、韧性和耐磨性等。
同时，锻造还可以改善金属材料的组织和性能分布，从而使其具有更好的抗疲劳和抗蠕变性能。
四、节约原材料和成本
锻造工艺可以减少金属材料的浪费和能耗，从而节约原材料和成本。
相比于其他加工工艺，如铸造和焊接，锻造能够获得更高的利用率和较低的成本。
锻造工艺具有高强度和高密度、良好的成形性能、优异的机械性能和节约原材料和成本等特点。
在现代工业生产中，锻造工艺被广泛应用于各种重要的机械零部件、航空航天器件、汽车零部件等领域。
随着科技的发展和工艺的改进，锻造工艺也在不断地创新和发展，将为各行各业带来更多的机遇和挑战。
锻件的缺陷包括表面缺陷和内部缺陷
锻件的缺陷包括表面缺陷和内部缺陷锻件的缺陷包括表面缺陷和内部缺陷。
有的锻件缺陷会影响后续工序的加工质量，有的则严重影响锻件的性能，降低所制成品件的使用寿命，甚至危及安全。
因此，为提高锻件质量，避免锻件缺陷的产生，应采取相应的工艺锻件的缺陷包括表面缺陷和内部缺陷。
有的锻件缺陷会影响后续工序的加工质量，有的则严重影响锻件的性能，降低所制成品件的使用寿命，甚至危及安全。
因此，为提高锻件质量，避免锻件缺陷的产生，应采取相应的工艺对策，同时还应加强生产全过程的质量控制。
本章概要介绍三方面的问题：锻造对金属组织、性能的影响与锻件缺陷；锻件质量检验的内容和方法；锻件质量分析的一般过程。
(一)锻造对金属组织和性能的影响锻造生产中，除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外，还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求，其中主要包括：强度指针、塑性指针、冲击韧度、疲劳强度、断裂韧度和抗应力腐蚀性能等，对高温工作的零件，还有高温瞬时拉伸性能、持久性能、抗蠕变性能和热疲劳性能等。
锻造用的原材料是铸锭、轧材、挤材和锻坯。
而轧材、挤材和锻坯分别是铸锭经轧制、挤压及锻造加工后形成的半成品。
锻造生产中，采用合理的工艺和工艺参数，可以通过下列几方面来改善原材料的组织和性能：1)打碎柱状晶，改善宏观偏析，把铸态组织变为锻态组织，并在合适的温度和应力条件下，焊合内部孔隙，提高材料的致密度；2)铸锭经过锻造形成纤维组织，进一步通过轧制、挤压、模锻，使锻件得到合理的纤维方向分布；3)控制晶粒的大小和均匀度；4)改善第二相(例如：莱氏体钢中的合金碳化物)的分布；5)使组织得到形变强化或形变——相变强化等。
由于上述组织的改善，使锻件的塑性、冲击韧度、疲劳强度及持久性能等也随之得到了提高，然后通过零件的最后热处理就能得到零件所要求的硬度、强度和塑性等良好的综合性能。
但是，如果原材料的质量不良或所采用的锻造工艺不合理，则可能产生锻件缺陷，包括表面缺陷、内部缺陷或性能不合格等。
锻造的原理
锻造的原理锻造是一种通过加热金属至其可塑状态，然后将其置于模具中进行压制或冲击以改变其形状和结构的工艺。
这种工艺在金属加工中占据着重要的地位，它不仅可以提高金属的强度和硬度，还可以改善金属的内部组织，使其具有更好的性能。
在锻造的过程中，金属会发生塑性变形和晶粒细化，从而使得金属的性能得到提升。
首先，锻造的原理是基于金属的塑性变形。
金属在加热至一定温度后，晶粒开始发生滑移，使得金属具有了塑性，可以在外力的作用下发生形变。
在锻造过程中，金属被置于模具中，受到压力或冲击作用，从而使得金属发生塑性变形，最终得到所需的形状和尺寸。
这种塑性变形使得金属的晶粒重新排列，内部组织得到改善，从而提高了金属的性能。
其次，锻造的原理还涉及到金属的晶粒细化。
在锻造过程中，金属受到外力作用，晶粒会发生变形和细化。
通过锻造，金属的晶粒可以得到重新排列和细化，使得金属的晶界面积增大，晶粒尺寸减小，从而提高了金属的强度和硬度。
晶粒细化还可以减小金属的晶间空隙，提高了金属的密实性和韧性，使得金属具有更好的抗拉伸性能和抗冲击性能。
最后，锻造的原理还包括了金属的内应力消除。
在金属加工过程中，由于金属受到外力的作用，内部会产生应力。
通过锻造，金属的内应力可以得到消除，使得金属的内部结构得到了松弛和改善。
消除内应力可以提高金属的稳定性和耐腐蚀性，使得金属具有更好的使用性能。
总之，锻造是一种重要的金属加工工艺，其原理涉及金属的塑性变形、晶粒细化和内应力消除。
通过锻造，金属可以得到改善和提升，使得其具有更好的性能和应用价值。
因此，锻造在航空航天、汽车制造、机械制造等领域具有广泛的应用前景，对于提高产品质量和使用性能具有重要意义。
锻造工艺对1Cr16C05Ni2Mo1WVNbN钢组织和性能的影响
能、 持久寿命影响不大 ， 变形量 的增加有利于细化 晶粒和一次碳化物 Ｎ Ｃ的尺寸减小 ， １１０ｏ ｂ 在 ２ ｃ
—
ｌ１０℃始锻温度 、０ ～６ ％变形量 条件下锻造 合金室温 冲击韧性 处于较 高水平 。该合 金 的 ６ ４％ ０
最佳锻造工艺参数为 ： １０℃下锻造 ， １４ 变形量 ５ ％左右。 ０ 关键词 ： Ｃ ｌＣ ５ ｉＭｏＷＶ ｂ 锻造 ； １ ｒ６ ｏ Ｎ２ ｌ Ｎ Ｎ； 温度 ； 变形量 ； 组织性能
中图 分 类 号 ： Ｇ３７ Ｔ １ 文献标志码 ： Ａ
ｄ ｉ１ ．９ ９ｊｉ ｎ ２９ ｏ：０ ３ ６／．ｓ ．０ ５—１４ ．０ ２ ０ ．０ ｓ ２ ８ ２ １ ．３ ０９
文 章 编号 ： ０ ５—１４ （０ ２ ０ ０ ３ ０ ２９ ２ ８ ２ １ ） ３— ０ ８— ５
锻 造 工 艺 对 １ ｒ６ ｏ Ｎ ２ １ Ｎ Ｎ １ Ｃ ５ ｉＭｏ Ｃ ＷＶ ｂ 钢 组织 和性 能 的影 响
孙铁峰 ，李许 明 ，宋玺 玉 ，马凤春 王 晓轩 ， ，闰 磊 ，李凯峰
（． １ 中国人 民解放军驻沈阳黎明发动机制造公司军事代表室 ， 沈阳 １０ ４ ； ０ ３ １ ２ 中航工业 沈阳黎 明航空发动机（ 团） ． 集 有限责任公 司， 阳 １０ ３ 沈 １０ ） ４
摘要： 通过试验详细论述 了不 同锻造工艺对 １ ｒ６ ｏ Ｎ２ ｌ Ｎ Ｎ钢的金相组织 、 Ｃ ｌＣ ５ ｉＭｏ ＷＶ ｂ 室温拉 伸冲
１ ｌ Ｃｒ ６Ｃｏ ５Ｎｉ Ｍ ｏ Ｗ Ｖ Ｎｂ ｔｅ ｓｍ ｅ ａｌｒ ｉａ ｔｕ ｔ ｒ ２ １ ｓｅ ｌ， ｔ ｌ ｇ ｃ ｌｓｒ ｃｕ ｅ．ｔｎｓｌ ｒ ｐ ｒｙ ａ ｄ ｉ ｐ ｃ ｒ ｐ ｒｙ ａ ｏｏ ｔｍ — ｕ ｅ ｉｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｎ ｍ ａ ｔｐ ｏ ｅ ｔｒ ｍ ｅ ｔ
锻造的工艺特点
锻造的工艺特点
锻造是一种重要的金属加工工艺，其特点如下：
1. 高强度：锻造工艺能够改善金属的晶粒结构，使得其内部组织更加
致密，从而提高了材料的强度和硬度。
2. 可塑性好：在锻造过程中，金属材料受到大量的压力和变形，因此
其可塑性得到了充分发挥。
3. 精度高：锻造工艺可以在较短时间内制作出复杂形状、高精度的零件。
这是由于锻造过程中金属受到较大的压力和变形，从而使得零件
具有较高的精度。
4. 节省材料：由于锻造过程中采用了先进的数控技术和模具设计技术，因此可以减少废料产生，并且节约了原材料成本。
5. 良好的机械性能：经过锻造加工后的零件具有优异的机械性能，比
如抗拉强度、耐磨性、耐腐蚀性等等。
6. 增强表面质量：通过锻造加工后，零件表面会更加光滑，从而增强
了零件的表面质量。
总之，锻造工艺具有高强度、可塑性好、精度高、节省材料、良好的机械性能和增强表面质量等特点。
这些特点使得锻造工艺在制造高精度零件和重要构件方面具有重要的应用价值。
19锻造比对H13钢组织和力学性能的影响_裴悦凯
试验 材 料 为 抚 顺 钢 厂 常 规 生 产 的 Ｈ１３ 电 炉 钢 锭，上 口 直 径 ４１０ｍｍ 下 口 直 径 ３３０ｍｍ，经 过 单 向 热锻拔 长，锻 造 比 分 别 为 ２、４、６、１０，在 ８３０ ℃ 球 化 退火，以 小 于 等 于 ３０～４０℃／ｈ 的 速 度 慢 降 温 到 ５００℃ 出 炉 空 冷 ，钢 锭 的 化 学 成 分 见 表 １。
（１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９３，Ｙｕｎｎａｎ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
电 炉 钢 的 质 量 、性 能 和 使 用 寿 命 ，这 将 带 来 较 高 的 经济效益。目前对传统电炉钢有关热处理的研究 报 道 较 多 ，而 对 其 锻 造 比 的 研 究 报 道 很 少 。 本 文 系统 地 研 究 了 不 同 锻 比 对 电 炉 冶 炼 生 产 的 Ｈ１３ 钢 的 组 织 和 力 学 性 能 的 影 响 ，并 对 其 规 律 进 行 总 结 和 分 析 ，对 传 统 电 炉 钢 的 生 产 和 发 展 具 有 较 大 的 参考价值。
第 ４７ 卷 第 ２ 期 ２ ０ １ ２ 年 ２ 月
钢
铁
Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ
Ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．２ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１２
锻造比对 Ｈ１３钢组织和力学性能的影响
裴 悦 凯１，２， 马 党 参２， 刘 宝 石３， 陈 再 枝２， 周 荣１， 周 健２
锻造的应用范围及特点
锻造的应用范围及特点锻造是一种金属加工方法，通过对金属材料施加压力和变形来改变其形状和结构。
它是一种传统的工艺技术，具有广泛的应用范围和特点。
锻造的应用范围非常广泛，涵盖了多个行业和领域。
首先，锻造在汽车制造行业中发挥着重要作用。
例如，发动机的曲轴、连杆和活塞杆等关键零部件都需要通过锻造加工来保证其高强度和耐磨性能。
此外，汽车车架、转向机构和悬挂系统等重要构件也常常通过锻造来制造。
其次，航空航天行业也是锻造的重要应用领域。
航空发动机中的涡轮叶片、涡轮盘等部件需要经过复杂的锻造加工工艺来确保其精度和强度。
再者，锻造也广泛应用于工程机械、冶金设备、石油化工、军工等行业。
锻造具有以下几个特点。
首先，锻造可以提高金属材料的强度和塑性。
通过锻造能够将金属材料中的粗大晶粒重新细化，消除缺陷和夹杂物，从而提高其综合力学性能。
其次，锻造是一种具有高效率的加工方法。
与其他金属加工方法相比，锻造不需要大量的熔炼和加热过程，可以节约能源和材料。
同时，由于锻造的高温加工能够改善金属的塑性，使得加工成形变得更容易。
再者，锻造具有较高的适应性和灵活性。
通过调整锻造工艺参数和工装设计，可以适应不同形状、尺寸和材料的产品加工。
此外，锻造还可以进行多工序的复合加工，实现一次成形，减少了加工步骤和工时。
最后，锻造可以提高产品的使用寿命和可靠性。
通过锻造可以改变金属材料中的晶体结构和组织状态，从而提高产品的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温性能。
然而，锻造也存在一些局限性和挑战。
首先，锻造对设备要求较高。
由于锻造需要施加大量的压力和变形力，因此需要有专门的锻造设备，如锤击式锻造机、液压锻造机和轨道式锻造机等。
其次，锻造加工的精度有一定限制。
由于锻造是一种高温和高压的加工方法，可能导致金属材料的尺寸和几何形状的变化，因此锻造产品的尺寸精度有一定限制。
再者，锻造需要有经验丰富的操作工人和工艺师傅。
由于锻造涉及到多个工艺参数的控制和调整，需要有经验和技术的人员来保证产品质量。
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浅谈锻造对金属组织和性能的影响
作者：张月莲
来源：《新课程·教育学术》2010年第02期
摘要:结合教学实践活动,本文就锻造生产过程中,拔长、镦粗、热变形加工、冷却和热处理几个方面对锻件机械性能产生的影响进行粗浅的探讨,从而提高锻造生产的合格率。
关键词:锻件机械性能影响
在锻造生产中,除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外,还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求,其中主要包括:强度指标、塑性指标、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧度和抗应力腐蚀性能等。
本文对不同情况下锻造对锻件机械性能的影响情况,针对教学实践中的情况,做如下探讨。
一、拔长对锻件机械性能的影响
多次试验证明:钢锭锻比的大小对金属的强度指标影响不明显,对钢的塑性指标和冲击韧性值影响显著,特别对钢锭的轴心区域影响更大。
如钢锭的质量好(结构致密、组织均匀),锻件具有高的机械性能,所需锻比可减小。
相反钢锭的质量差(即钢锭的密实性小,结构不均匀),锻件的机械性能差,为改善铸造组织,提高机械性能,锻比要增大。
二、镦粗对锻件机械性能的影响
镦粗对金属质量的影响与拔长相比没有原则上的区别。
但由于应力—变形状态的不同,尤其是金属流向的不同,促使镦粗对金属宏观组织和机械性能的影响与拔长相比不同,随着镦粗比的增加,顺着纤维流向金属的塑性指标和冲击韧性提高,而垂直于纤维流向的该值下降。
另外在镦粗体中难变形区金属的机械性能要低于强烈变形区金属的机械性能。
三、热变形加工对锻件机械性能的影响
锻造用的原材料是铸锭,铸造组织的缺陷主要是:内部晶粒粗大且不均匀,组织疏松并有气泡、缩孔和微裂,化学成分偏析及非金属杂质分布不均匀等。
热变形加工能大大地改善铸造组织,使粗大柱状晶粒经塑性变形和再结晶后变成新的等轴细晶粒组织;疏松、空隙、微裂等缺陷在三向压应力状态下得到了压实或焊合;高熔点化合物被打碎并顺着金属变形方向呈碎粒状或链状分布,晶间低熔点杂质沿变形方向呈带状分布。
其结果使金属的塑性增加,机械性能得到提高。
四、锻后冷却和热处理对锻件机械性能的影响
要想达到锻件技术条件所要求的机械性能,除了上述各种因素外,锻后冷却和热处理是关键一环。
1.锻后冷却对锻件机械性能的影响
锻件在冷却过程中产生的各种内应力,是影响锻件质量或使锻件报废的关键性因素。
其应力主要有:锻造过程中由于锻件各部分的变形不同,会引起互相作用的残余应力;结束锻造时钢锻件在随后的冷却过程中,由于锻件表层和心部冷却速度不同,使锻件体积收缩不一,因而表层产生拉应力,而心部产生压应力的温度应力;锻件在冷却过程中,由于不同的组织结构具有不同的比容,所以钢锻件在冷却过程中,都会引起体积的增大,产生组织应力。
当上述三种应力的叠加值,超过材料的屈服极限时,锻件的轴心线会发生弯曲,使锻件变形。
而温度应力和组织应力还能引起锻件的裂纹及白点锻件。
产生白点的锻件,塑性指标急剧降低,使用时零件会突然损坏而造成事故,因此产生白点的锻件便是废品。
防止白点的方法是采取正确的冷却规范,在冷却过程中充分扩氢及尽量减少残余奥氏体。
此外,不恰当的冷却还会使锻件硬度过高,给切削加工带来困难。
通常情况下我们可以采取以下冷却方法:锻后直接坑冷、炉冷、等温冷却、起伏等温冷却、正火回火、等温退回和起伏等温退火等。
2.锻件的热处理对锻件机械性能的影响
热处理的目的就是预防产生白点、改善锻后组织、消除锻造应力、调整硬度以利切削加工、改善锻件内部组织、细化晶粒,为最终热处理做好准备。
首先,防止白点产生的热处理方法的主要途径是创造最有利于氢扩散的条件。
由于钢中的氢在α-Fe中的溶解度比γ-Fe中小,而扩
散速度比后者高得多,因此去氢的热处理规范就是使奥氏体快速转变,并在氢扩散最快的温度下长期保温。
其次,细化和调整组织的热处理方法的主要措施是使锻件承受一次甚至多次重结晶。
再次,大锻件的锻后冷却和热处理规范类型很多,取决于钢中合金元素含量及锻件截面尺寸。
锻件的热处理主要采取以下方法:一是完全退火,二是球化退火,三是等温退火,四是正火或正火加高温回火,五是锻件的调质处理。
通过热处理可以大大改善锻件的机械性能。
但并不是所有的锻件都可以进行热处理。
锻件组织中奥氏体和铁素体耐热不锈钢、高温合金、铝合金、镁合金等在加热和冷却过程中,由于没有同素异构转变的材料,一些铜合金和钛合金等,在锻造过程中产生的组织缺陷用热处理的办法不能改善。
相反在加热和冷却过程中有同素异构转变的材料,如结构钢和马氏体不锈钢等,由于锻造工艺不当引起的某些组织缺陷或原材料遗留的某些缺陷,在锻后热处理时大部分可以得到改善,锻件最终热处理后仍可获得满意的组织和性能。
例如,在一般过热的结构钢锻件中的粗晶和魏氏组织,过共析钢和轴承钢由于冷却不当引起的轻微的网状碳化物;有些锻件的组织缺陷,用正常的热处理较难消除,需用高温正火、反复正火、低温分解、高温扩散退火等措施也能得到改善。
但有些锻件的组织缺陷,用一般热处理工艺不能消除,结果使最终热处理后的锻件性能下降,甚至不合格。
还有些锻件的组织缺陷,在最终热处理时将会进一步发展,甚至引起开裂。
如合金结构钢锻件中的粗晶组织,如果锻后热处理时未得到改善,在碳、氮共渗和淬火后常引起马氏体针粗大和性能不合格;高速钢中的粗大带状碳化物,淬火时常引起开裂。
总之,不同种类的材料,由于其成分、组织不同,在加热、铸造和冷却过程中,其组织变化和机械性能也不同。
参考文献:
1.《锻工工艺学》.中国劳动出版社,1997年
2.《锻工》.机械工业出版社,2007年
作者单位:山西国防军星技工学校。