[精华]金属锻造性能
7.3金属的铸造性能详解
第一节 铸造成形工艺的特点和分类
优点：
铸造
1】可制造形状复杂的零件； 2】适应性广;工艺灵活性大. 3】原材料广泛； 4】成本低,设备简单，生产周期短。
缺点：
1】生产过程复杂、质量不稳定、废品率高； 2】表面质量、机械性能不高； 3】劳动条件差、劳动强度大
砂型铸造过程:
机械设计人员 铸造技术人员
金属在恒温或很窄的温度范围内结晶， 铸件壁呈逐层凝固方式
缩松的形成条件:
主要出现在呈现糊状凝固方式的合金 （结晶温度范围较宽）中或截面较大的铸 件壁中。
影响缩孔、缩松形成的因素
铸造
1 合金的成分:结晶温度范围越小的合金，产
生缩孔的倾向越大；结晶范围越大的合金， 产生缩松的倾向越大
2 浇注条件:提高浇注温度，合金的总体积收
检验铸件的方法有： 1、外观检验法 2、射线探伤法 3、磁力探伤法 4、超声波反射探伤 5、压力试验法
四、铸件缺陷的修补
修补铸件缺陷常用的方法有： 1、电焊或气焊焊补 2、填腻子修补 3、环氧树脂粘补剂粘补 4、浸渍修补法 5、金属液熔补法
1.铸造内应力产生的的原因主要有哪些? 2.既然提高浇注温度可以提高液态合金的 充型能力,但为什么又要防止浇注温度过高? 3.缩孔缩松产生的原因及防止措施？ 4.常见的铸造缺陷有那些？ 5.如何防止冷裂和热裂的产生？ 6. 防止铸件变形的措施？
铸造
热应力生成原因
主要原因是由于铸件壁厚不均匀、 各部分的冷却速度不同。
铸造
铸造
判断规律：
*最后冷却收缩部位受拉应力，先 冷却收缩部位受压应力。 *铸件形状越复杂，壁厚差越大， 合金固态收缩率越大，则铸件中 的热应力将越大。
机械应力的形成
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。
第一章 金属的性能讲解
五、热处理工艺性能
钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性, 即钢接受淬火的能力。
含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透 性比较好, 碳钢的淬透性较差。
铝合金的热处理要求较严。 铜合金只有几种可以用热处理强化。
1.2 金属材料的机械性能 金属材料的机械性能，即是指金属材料在外
4. 导电性
传导电流的能力称导电性。
用电阻率来衡量。
5电. 阻热率膨越胀小性，金属材料导电性越好。 材金料属随导温电度性变以化银而为膨最胀好、，收铜缩、的铝特次性之。。 膨合胀金系的数导大电的性材比料纯制金造属的差零。件, 温度变化时, 尺寸和电形阻状率变小化的较金大属。(纯铜)适于制造导电零件和 电线轴。和轴瓦之间根据膨胀系数来控制间隙尺寸； 在电热阻加率工大和的热金处属理或时合要金考(钨虑、材钼料、的铁热铬膨铝胀合影响, 减金少)适工于件做变电形热和元开件裂。。
6. 磁性 在外磁场中表现出来的特性。
●铁磁性材料 ●在顺外磁场性中材能料强烈地被磁化，如铁、钴等。 ●制 在抗造 外变 磁压 场性器 中材、只料电能动微机弱、地测被量磁仪化表，等 如。 锰、铬等。 能抗拒或削弱外磁场对材料本身的磁化作用， 如铜、居锌里等点。：当温度升高到一定数值时，铁磁性 材料用磁于畴要被求破避坏免，电变磁为场顺干磁扰体的。零件和结构材料， 如航海转罗变盘温。度称居里点。 铁的居里点是770 ℃。
材料抵抗冲击载荷作用的能力称冲击韧性。 用摆锤冲击弯曲试验来测定。
测得试样冲击吸收功，用符号Ak表示。 用冲击吸收功除以试样缺口处截面积S0 , 得 到材料的冲击韧度ak。
冲击试样
冲击吸收功的测定
五、疲劳强度
轴、齿轮、叶片、弹簧等零件，在工作 过程中各点的应力随时间作周期性的变化， 这种应力称为交变应力(也称循环应力)。
金属冶炼中的材料性能分析
铸造和加工
将提取出的金属铸造成锭、板 、管等不同形状的制品，并进
行机械加工。
金属冶炼中的材料分类
矿石
含有金属元素的天然矿物，是 金属冶炼的主要原料。
精矿
经过选矿处理后，品位较高的 矿石。
熔炼渣
在熔炼过程中产生的废弃物， 主要成分为硅酸盐、铝酸盐等 。
烟尘
在冶炼过程中产生的含有金属 元素的烟气，经过收集和处理
多尺度材料性能分析
从微观到宏观多尺度上研究材料的性能，揭示不同尺度之间的关 联和影响。
材料性能分析在金属冶炼中的新挑战与机遇
新型金属材料的性能分析
随着金属材料种类的不断增加，对新型金属材料的性能分析需求日益迫切，为性能分析技 术提供了新的发展机遇。
高温、高压下的金属材料性能分析
在极端环境下，金属材料的性能发生变化，需要发展新的性能分析技术以适应这种需求。
磁导率
金属材料的磁导率是指材料在磁场中 的磁化程度。某些金属材料具有较高 的磁导率，广泛用于制造磁性器件和 电机等设备。
04 金属材料的机械性能
硬度与韧性
硬度
硬度是衡量金属抵抗硬物压入其表面的能力。常用的硬度测 试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。硬度值越高，金 属的抗磨损和抗划痕能力越强。
韧性
05 金属材料的化学性能
耐腐蚀性
耐腐蚀性
提高耐腐蚀性的方法
金属材料抵抗周围介质（如酸、碱、 盐、水、氧气等）侵蚀的能力。
采用表面涂层、合金化、热处理等工 艺。
影响因素
金属材料的化学组成、表面状态、环 境因素（如温度、压力、流速等）等 。
抗氧化性
抗氧化性
金属材料在高温下抵抗氧化作用的能力。
影响因素
金属的加工工艺性能
第二章 锻压生产
一 锻压生产的实质
概述
利用金属材料的塑性，借助于外力的作用，使材料发生
塑性变形，从而获得所需的形状和尺寸。
二 压力加工的分类 轧制 、挤压、拉拔、自由锻、模锻、冲压 1 轧制： 使金属坯料通过一对回转轧辊之间的空隙而受到压
自由锻的优点是：所用工具简单、通用性强、灵活性大，适 合于单件和小批锻件，特别是特大型锻件的生产。
自由锻的缺点是：锻件的尺寸精度较低，加工余量大；锻件 形状简单，生产率低，劳动强度大等。
三、自由锻工序 根据作用与变形要求不同，自由锻的工序分为基本工序、辅
助工序和精整工序三类。 １、基本工序
指改变坯料的形状和尺寸以达到锻件基本成形的工序；包括 镦粗、拔长、冲孔、弯曲、错移、扭转等工步。
拔长：也称为延伸，它是使坯料横断面积减小、长度增加的 锻造工序。
镦粗：是使毛坯高度减小，横断面积增大的锻造工序。 冲孔：是利用冲头在镦粗后的坯料上冲出透或不透孔的方法。 弯曲：采用一定的工模具将毛坯弯成规定外形的锻造工序。 错移：使坯料一部分与另一部分，平行错开一定距离的工序。
镦粗 拔长
弯曲 实心冲头双面冲孔
第三节 自由锻
一、概述 自由锻就是利用冲击力或压力，使加热好的金属在上、下砧
铁之间产生变形，从而获得所需锻件的一种加工方法。坯料变形 时，除与上、下砧铁或其它辅助工具接触部分表面外，都是自由 表面，变形不受限制，故称自由锻。
自由锻分手工自由锻和机器自由锻。手工自由锻是利用简单 的工具，依靠人力进行锻造的。这种方法简陋，仅用于修理性质 和小批量生产的场合。机器自由锻是是自由锻的基本方法，它是 靠各种锻造设备提供作用力的锻造方法，是现代锻造主要形式。
金属的工艺性能
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、 锻造性能
金属的工艺性能
金属利用锻压加工方法成型的难易程度称 为锻造性能。锻造性能的好坏主要取决于金属的 塑性和变形抗力。塑性越好、变形抗力越小，金 属的锻造性能就越好。例如，碳钢在加热的状态 下有较好的锻造性能，铸铁则不能进行锻造。
三、 焊接性能
金属的工艺性能
焊接性能是指金属对焊接加工的适应能力，即 在限定的施工条件下被焊接成按规定设计要求的构 件，并满足预定使用要求的能力。焊接性能好的金 属可以获得没有裂缝、气孔等缺陷的焊缝，焊接质 量好，并且焊接接头具有一定的力学性能。如低碳 钢具有良好的焊接性能，而高碳钢、铸铁的焊接性 能较差。
金属的工艺性能
工艺性能是指金属在制造成各种机械零件或工具的过 程中，对各种不同加工方法的适应能力，即金属采用某种 加工方法制成成品的难易程度，它包括铸造性能、锻造性 能、焊接性能、切削加工性能等。例如，某种金属材料用 铸造成型的方法容易得到合格的铸件，则该种材料的铸造 性能好。工艺性能直接影响零件的制造工艺和质量，是选 择金属材料时必须考虑的因素之一。
一、 铸造性能
金属的工艺性能
金属在铸造成型过程中获得外形准确、内部健全的铸件的能力称 为铸造性能。铸造性能包括流动性、收缩性和偏析等。流动性是指熔 融金属的流动能力，它主要受金属的化学成分和浇注温度的影响，流 动性好的金属容易充满铸型，从而获得外形完整、尺寸精确、轮廓清 晰的铸件；收缩性是指铸件在凝固和冷却过程中体积和尺寸减小的现 象，收缩不仅影响铸件的尺寸精度，还会使铸件产生缩孔、疏松、内 应力、变形及开裂等缺陷，所以用于铸造的金属,其收缩率越小越好; 偏析是指铸件凝固后其内部化学成分不均匀的现象，偏析严重时将造 成铸件各部分的组织和力学性能相差很大，降低铸件的质量。
锻造的作用特点和注意事项
锻造是一种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、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。
通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。
相关机械中负载高、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。
锻造的作用利用金属的塑性对金属坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件、工具或毛坯的成形加工方法就是锻造。
下面给大家介绍锻造的作用1．细化晶粒：金属是由晶粒组成的，晶粒间靠晶界连结，晶界越多，金属结合的就越牢固。
金属经过锻造，粗大的铸造晶粒变为较细小的锻造晶粒，增加了晶界数量，金属的强度、硬度提高，也改善了金属的机械性能。
2．改变夹杂形态：金属内部的夹杂被视为裂纹源，影响了金属的机械性能和使用寿命。
通过锻造，能使颗粒状的夹杂变成条状或线状，减小内应力，减小其对金属机械性能的影响。
3．锻合内部缺陷：锻造能将金属内部的疏松压实，气孔锻合，提高金属的强度、硬度和韧性，延长金属的使用寿命。
4．消除偏析：钢锭的偏析使其各部性能不同，严重影响了金属的使用性能，通过锻造能将偏析部分或全部消除，减少偏析的区域，降低偏析对金属机械性能的影响。
5．改变金属纤维方向：锻造能使金属的纤维方向沿锻件形状分布，提高金属的强度、硬度和韧性。
锻造的种类和特点当温度超过300-400℃（钢的蓝脆区），达到700-800℃时，变形阻力将急剧减小，变形能也得到很大改善。
根据在不同的温度区域进行的锻造，针对锻件质量和锻造工艺要求的不同，可分为冷锻、温锻、热锻三个成型温度区域。
原本这种温度区域的划分并无严格的界限，一般地讲，在有再结晶的温度区域的锻造叫热锻，不加热在室温下的锻造叫冷锻。
在低温锻造时，锻件的尺寸变化很小。
什么是金属锻造工艺技术
什么是金属锻造工艺技术
金属锻造是指将金属材料加热至一定温度下，然后施加外力进行塑性变形的工艺技术。
它是一种重要的制造工艺，在各个领域有着广泛的应用。
金属锻造工艺技术具有以下几个特点：首先，它可以在较低的温度下进行，不需要像熔化铸造那样高温操作，所以可以避免一些高温操作带来的缺陷。
其次，金属锻造工艺技术可以大幅度提高材料的机械性能，使其达到更好的强度和韧性。
此外，金属锻造还可以实现复杂形状的制造，不仅可以满足不同产品的需求，还可以减少材料的浪费。
而且，金属锻造工艺技术还具有高效率、节约能源等优势。
在金属锻造工艺技术中，最常见的方法是冷锻和热锻。
冷锻是指在室温下进行锻造操作，适用于不锈钢、碳钢等材料。
热锻则是指将金属加热到适当温度后再进行锻造，适用于高温合金和超级合金等材料。
在锻造过程中，可以利用锻造压机来提供外力，并通过给定的模具来实现所需形状的锻造。
金属锻造工艺技术的应用非常广泛。
在航空航天领域中，需要制造各种复杂的航空零部件，金属锻造技术可以实现其高强度和轻量化要求。
在汽车制造业中，金属锻造技术可以生产各种发动机零部件、汽车悬挂系统等。
在农机制造业中，金属锻造技术可以生产各种耕地机械、收割机等。
此外，金属锻造还广泛应用于武器制造、机械制造、船舶制造等领域。
总之，金属锻造工艺技术是一种重要的制造工艺，可以提高材
料的机械性能，实现复杂形状的制造，并具有高效率和节约能源的优势。
随着科技的不断进步，金属锻造工艺技术将继续发展，为各个领域的制造业带来更多的机会和挑战。