锻造工艺及模具技术期末考试综合复习

锻造工艺及模具技术期末考试综合复习

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《锻造工艺及模具技术》考试复习绪论

一、锻造加工金属零件的优势

1. 锻造的定义

锻造——借助工具或模具在冲击或压力作用下加工金属零件的方法

2. 特点：生产率高，锻件形状尺寸稳定、加工余量少，能消除内部缺陷和提

高综合力学性能。

3. 优势：锻件韧性高、金属纤维组织合理、性能与内在质量稳定。

二、锻造方法分类、作用、应用范围

分类：自由锻、模锻、特种锻。

作用：提高生产率，降低成本，提高质量。

应用范围：汽车、飞机、重机等有质量与特殊性能要求的零件。

第一章锻造用材料

锻造用材料：主要有碳素钢、合金钢、有色金属及其合金

按加工状态分：钢锭（大型锻件），轧材、挤压棒材和锻坯（中小型锻件）

锻造用钢锭与型材

钢锭主要缺陷：

偏析——成分与杂质分布不均匀现象

夹杂——不溶于金属机体的非金属化合物（非金属夹杂物）

气体——残留在钢锭内部或表皮下形成的气泡

缩孔和疏松——钢液冷凝收缩形成的收缩空洞、晶间空隙和气体析出的孔隙

溅疤——浇注时钢液冲击模底飞溅并附着在模壁上的溅珠，与钢锭不能凝固成一体形成的疤痕锻造工艺在很大程度上可以消除上述缺陷，提高

其综合力学性能。

型材主要缺陷：

表面缺陷——划痕、折叠、发状裂纹、结疤、粗晶环等

内部缺陷——碳化物偏析、非金属夹杂、白点等

上述表面缺陷应在锻前去除，内部缺陷则应避免。

第二章锻前加热

锻前加热的目的及方法

目的：提高金属塑性，降低变形抗力，增加可锻性，使金属易于流动成型，使

锻件获得良好的锻后组织与力学性能。

方法：

1. 燃料（火焰）加热

利用固体（煤、焦炭）、液体（重油、柴油）或气体（煤气、天然气）等燃料燃烧产生的热能加热。

燃料在燃烧炉内通过高温炉汽对流（650゜C ）、炉围辐射（650～1000゜C ）、炉底传导（1000゜C 以上）等方式使金属锻坯获得热量而被加热。

2. 电加热

将电能转换成热能对锻坯加热。

加热方式：

1）电阻加热

（1）电阻炉：利用电流通过电热体产生热量加热（P14图2-1）

（2）接触电加热：坯料接入电路利用自身电阻产生热量加热（P15图2-2）

（3）盐浴炉加热：通过盐液导电产生热量加热（P15图2-3）

2）感应加热

感应器通入交变电流产生交变磁场，置于感应器中的锻坯内产生交变电势并形成交变涡流，进而通过锻坯的电阻产生的涡流发热和磁滞损失发热加热锻坯。

感应加热存在肌肤效应，电流密度大的表层厚度即电流透入深度：

f

5030μρδ= （cm ） 与电流频率f （Hz ）、相对导磁率μ（居里点760 ℃ 以上μ =1）、电阻率ρ（Ω﹒cm ）有关；

调整f 的作用：（P16）对不同直径坯料加热的影响。

感应加热分：工频（f=50Hz ），中频（f=50～1000Hz ），高频（f >1000Hz ）

金属加热时产生的变化

1. 氧化和脱碳

氧化 —— 金属原子失去电子与氧结合生成氧化物的化学反应

结果导致：形成氧化皮剥落

脱碳 —— 钢料加热时，表层的碳和炉气中的某些气体发生化学反应，使含碳

量降低的现象

结果导致：表层变软，强度、耐磨性和耐疲劳性降低

2. 过热与过烧

过热 —— 金属加热温度过高，时间过长而引起晶粒过分长大的现象

导致结果：组织发生变化，降低力学性能

过烧 —— 金属加热接近其熔化温度并停留时间过长的情况

导致结果：组织发生变化，强度、塑性下降，一锻即裂

3. 导热性的变化

导热性 —— 加热时，热量在金属内部的传播能力

C

ρλα= （㎡/s ） 与金属的导热系数λ、密度ρ和比热容C 有关。λ与α（热传播能力）随温度变化，在低温段碳钢λ与α高，高合金钢λ与α低，当温度达到约800～900゜C 时趋近一致。

4. 内应力和裂纹

温度应力 —— 温度不均匀引起钢料不均匀膨胀而产生的内部应力

组织应力 —— 金属相变造成组织比容变化（减小）不均衡产生的内部应力 当内应力（温度应力与组织应力叠加值）超过材料的强度极限会使之局部断裂而产生裂纹。特别在钢料加热初期的600゜C 之前，此阶段金属塑性低，内应力显着，一般应缓慢加热（特别是加热断面尺寸大和高合金钢锻件）。

金属锻造温度范围的确定

锻造温度 —— 始锻温度与终锻温度之间的一段温度区间

确定原则：在锻造温度范围内，使金属具有较高的塑性和较小的变形抗力，锻

件获得所希望的组织与性能。

确定方法：运用合金项图、塑性图、抗力图、再结晶图等，从塑性、变形抗力

和锻件的组织性能三方面综合分析确定，并在生产实践中验证、修

改。

始锻温度：较高则塑性↑、抗力↓，因而耗能↓、可变形量↑；但过高则锻件

会产生氧化、脱碳、过热、过烧等。

终锻温度：过高则晶粒继续长大↑，锻件力学性能↓；低于再结晶温度则锻件

出现加工硬化，塑性↓、变形抗力↑、残余应力↑、开裂↑。

加热规范

加热规范（加热制度）—— 锻坯从装炉开始到加热完毕对炉温和锻坯温度随

时间变化的规定

加热规范采用时间-温度曲线来表示，如P25图2-15，主要有几个阶段