1、1鐵碳相圖鐵碳相圖 iron-carbon diagramiron-carbon diagram2主要的內容主要的內容1.1.鐵碳合金狀態圖鐵碳合金狀態圖 2.2.鐵碳合金的結晶過程和組織變化鐵碳合金的結晶過程和組織變化3.3.鐵碳合金的成分、組織與性能間的關系鐵碳合金的成分、組織與性能間的關系3FeCFeC合金概述合金概述 鋼鋼( (Steels)Steels)和鑄鐵和鑄鐵( (Cast irons)Cast irons)是現代機械制造工是現代機械制造工業中應用最廣的金屬材料，雖然種類很多，成分不一，業中應用最廣的金屬材料，雖然種類很多，成分不一，其基本組成都是鐵其基本組成都是鐵( (Fe)

2、Fe)和碳和碳( (C)C)兩種元素，故統稱為兩種元素，故統稱為鐵碳鐵碳合金合金（alloys of the ironalloys of the ironcarbon systemcarbon system）。 鐵碳相圖鐵碳相圖( (iron-carbon diagram)iron-carbon diagram)描述了鋼鐵材料的描述了鋼鐵材料的成分、溫度與組織（相）之間的關系，是了解鋼鐵材料成分、溫度與組織（相）之間的關系，是了解鋼鐵材料的基礎。的基礎。4FeCFeC合金概述合金概述 在鐵碳合金中，在鐵碳合金中，FeFe與與C C可以形成一系列化合物：可以形成一系列化合物：Fe3CFe3C、F

3、eFe2 2C C、FeCFeC。所以，所以，Fe-CFe-C相圖可以劃分成相圖可以劃分成Fe-FeFe-Fe3 3C, C, FeFe3 3C-FeC-Fe2 2C, FeC, Fe2 2C-FeCC-FeC和和FeC-CFeC-C四個部分。由于化合物是四個部分。由于化合物是硬脆相，后面三部分相圖實際上沒有應用價值（工業硬脆相，后面三部分相圖實際上沒有應用價值（工業上使用的鐵碳合金含碳量不超過上使用的鐵碳合金含碳量不超過5 5），因此，），因此，通常所通常所說的鐵碳相圖就是說的鐵碳相圖就是Fe-FeFe-Fe3 3C C部分部分。 56Fe-FeFe-Fe3 3C C相圖相圖71.FeC1.

4、FeC合金中的組元合金中的組元 鐵碳合金中組元：鐵碳合金中組元：純鐵純鐵( (Fe)Fe) 滲碳體（滲碳體（FeFe3 3C C） 8(1) (1) 純鐵（純鐵（FeFe） 純鐵（純鐵（pure ironpure iron） 純 鐵 固 態 下 具 有純 鐵 固 態 下 具 有 同 素 異 構 轉 變同 素 異 構 轉 變（allotropic transformationallotropic transformation） 純鐵具有磁性轉變（純鐵具有磁性轉變（770770磁性轉變、磁性轉變、magnetic transformationmagnetic transformation）。9純鐵

5、的同素異構轉變純鐵的同素異構轉變10純鐵的冷卻曲線及晶體結構變化純鐵的冷卻曲線及晶體結構變化11概念 鐵素體：碳在a-Fe（體心立方結構的鐵）中的間隙固溶體。 奧氏體：碳在 -Fe（面心立方結構的鐵）中的間隙固溶體。 滲碳體：碳和鐵形成的穩定化合物（Fe3c）。 珠光體：鐵素體和滲碳體組成的機械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%） 萊氏體：滲碳體和奧氏體組成的機械混合物（含碳4.3%）12(2) (2) 滲碳體滲碳體( (Fe3C)Fe3C)A A 滲碳體（滲碳體（cementitecementite）是是FeCFeC合金中碳以合金中碳以化合物化合物( (FeFe3 3C)C)形式出現的。形式

6、出現的。 Fe3CFe3C在在230230以下具有鐵磁性，常用以下具有鐵磁性，常用A0A0表表示這個臨界點。示這個臨界點。 Fe3C Fe3C在鋼和鑄鐵中呈現片狀，粒狀，網在鋼和鑄鐵中呈現片狀，粒狀，網狀和板條狀。狀和板條狀。132. 2. FeCFeC合金中的基本相合金中的基本相 在在FeFe3CFeFe3C相圖中，相圖中，FeCFeC合金在不同條件合金在不同條件( (成分，溫度成分，溫度) )下，可有下，可有五（六）個基本相：五（六）個基本相： L L相、相、相、相、相、相、相相、Fe3CFe3C相、（石墨相、（石墨G G）。）。 （1 1）液相）液相( (L)L) Fe Fe與與C C在

7、高溫下形成的液體溶液。在高溫下形成的液體溶液。( (ABCDABCD線線以上以上) ) （2 2）相相 高溫鐵素體（高溫鐵素體（high temperature high temperature ferriteferrite） 14FeCFeC合金中的基本相合金中的基本相 （3 3） 奧氏體（奧氏體（austeniteaustenite） 奧氏體奧氏體( (或或A)A)是是C C溶解于溶解于FeFe形成的間形成的間隙固溶體稱為隙固溶體稱為奧氏體（奧氏體（austeniteaustenite）。15FeCFeC合金中的基本相合金中的基本相 （4 4）鐵素體（）鐵素體（ferriteferrite

8、） 鐵素體（鐵素體（或或F F）是是C C溶于溶于FeFe形成的形成的間隙固溶體稱為間隙固溶體稱為鐵素體（鐵素體（ferriteferrite）。（5 5）滲碳體）滲碳體（cementitecementite） 前面已討論過前面已討論過 （6 6） 石墨（石墨（C C） 在一些條件下，碳可以以游離態在一些條件下，碳可以以游離態石墨石墨（graphitegraphite） ( (hcp)hcp)穩定相存在。所以石墨穩定相存在。所以石墨在于在于FeCFeC合金鑄鐵中也是一個基本相。合金鑄鐵中也是一個基本相。163. 3. FeFe3CFeFe3C相圖分析相圖分析 如圖為如圖為FeFe3CFeFe3

9、C相圖相圖全貌。根據分析圍繞三條全貌。根據分析圍繞三條水平線可把水平線可把FeFe3CFeFe3C相圖相圖分解為三個部分考慮：左分解為三個部分考慮：左上角的包晶部分，右邊的上角的包晶部分，右邊的共晶部分，左下角的共析共晶部分，左下角的共析部分。部分。 分析點、線、區特分析點、線、區特別是重要的點、三條水平別是重要的點、三條水平恒溫轉變線恒溫轉變線 、重要的相、重要的相界線界線 17（1 1）FeFe3CFeFe3C相圖的點相圖的點FeFe3CFeFe3C相圖相圖中相圖相圖中的各特性點所對應的的各特性點所對應的溫度、成分和意義如溫度、成分和意義如下表：下表： A A、B B、C C、D D、E

10、E、F F、G G、H H、J J、K K、N N、P P、S S、Q Q各點（表各點（表2-12-1） 1819（2 2）FeFe3CFeFe3C相圖的線相圖的線 。20A.A.三條水平線三條水平線 HJB-HJB-包晶轉變線：包晶轉變線：（14591459）L L0.530.53+0.09 0.09 0.170.17 （L LB B+H H J J）轉 變 產 物 為 奧 氏 體轉 變 產 物 為 奧 氏 體( (austenit)austenit) 強度低，塑性好強度低，塑性好21A.A.三條水平線三條水平線 ECF-ECF-共晶轉變線：共晶轉變線：（11481148）， L L4.34

11、.3 2.112.11+ Fe+ Fe3 3C C（L LC C E E+ Fe+ Fe3 3C C）轉 變 產 物 為轉 變 產 物 為 萊 氏 體萊 氏 體（ledeburiteledeburite），），用用LdLd表示。表示。 硬、脆、無法加工硬、脆、無法加工 22A.A.三條水平線三條水平線 PSK-PSK-共析轉變線共析轉變線( (A A1 1線線):):（727727）0.77 0.77 0.0218 0.0218 + Fe+ Fe3 3C C （S S P P+ Fe+ Fe3 3C C）轉變產物為轉變產物為和和FeFe3 3C C組成的組成的機械混合物稱為機械混合物稱為珠光體

12、珠光體（pearlitepearlite），），用用P P表示。表示。 塑性、韌性、硬度介于塑性、韌性、硬度介于和和Fe3CFe3C之間。之間。 23B. B. 兩條磁性轉變線兩條磁性轉變線 A A0 0線線( (虛線虛線) :) :滲碳體的磁性轉變線，滲碳體的磁性轉變線，230230以上無磁性，以上無磁性，230230以下鐵磁性。以下鐵磁性。 MO(AMO(A2 2線）：線）： 鐵素體的磁性轉變線。鐵素體的磁性轉變線。770770以上無磁性，以上無磁性，770770以下鐵磁體。以下鐵磁體。A A2 2溫度溫度又稱居里點。又稱居里點。 A0、A1、A2、A3、Acm線溫度依次升高。24C. C

13、. 幾條重要的相界線幾條重要的相界線( (固態轉變線固態轉變線) ) GSGS線線( (A3A3 線線) )：冷卻時從冷卻時從中開始析出或中開始析出或加熱時加熱時全部溶入全部溶入中的中的轉變線轉變線. . ES ES線線( (AcmAcm線線) )：碳在碳在中的溶解度曲線。中的溶解度曲線。冷卻時從冷卻時從中開始析出中開始析出FeFe3 3C C或加熱時或加熱時FeFe3 3C C全部全部溶入溶入中的轉變線中的轉變線. .25C. C. 幾條重要的相界線幾條重要的相界線( (固態轉變線固態轉變線) ) PQPQ線：線：碳在碳在中的溶解度中的溶解度線線. .。冷卻時從。冷卻時從中中開始析出開始析出

14、FeFe3 3C C或加或加熱時熱時FeFe3 3C C全部溶入全部溶入中的轉變線中的轉變線. .26（3 3）FeFe3CFeFe3C相圖中的區相圖中的區 FeFe3CFeFe3C相圖中的區：相圖中的區： 5 5個單相區個單相區：L L、Fe3CFe3C 7 7個兩相區個兩相區：L+L+、L+L+、L+Fe3CL+Fe3C、+、+Fe3C+Fe3C、+、+ Fe3C+ Fe3C 3 3個三相共存區個三相共存區： L+ Fe3C L+ Fe3C（ECFECF線）、線）、L+L+（HJBHJB線）、線）、+ Fe3C+ Fe3C（PSKPSK線）線） 27284. 4. FeCFeC合金分類合金

15、分類 FeFe、C C合金通常按其含碳量合金通常按其含碳量( (Wc)Wc)及其室溫平及其室溫平衡組織分為三大類：衡組織分為三大類：工業純鐵（工業純鐵（pure ironpure iron）、）、碳鋼（碳鋼（carbon carbon steelsteel）、）、鑄鐵（鑄鐵（cast ironcast iron）。根據碳鋼和鑄鐵根據碳鋼和鑄鐵的相變、組織特征可把二者細分。即：的相變、組織特征可把二者細分。即： （1 1）工業純鐵）工業純鐵：( (Wc0.0218%)Wc0.0218%)顯微組織為固顯微組織為固溶體溶體。 29（2 2）鋼）鋼 鋼鋼（steelsteel）是含碳量在是含碳量在(

16、(Wc=0.0218Wc=0.02182.11%)2.11%)之間的之間的FeFe、C C合金。合金。其特點是：其特點是： 高溫組織為單相的高溫組織為單相的，具有很好的塑性。因而具有很好的塑性。因而可以進行鍛造、軋制等壓力加工。根據其室溫可以進行鍛造、軋制等壓力加工。根據其室溫組織的不同，組織的不同，碳鋼（碳鋼（carbon steelcarbon steel）又可分為：又可分為： 共析鋼（共析鋼（eutectoid steeleutectoid steel）：）：Wc=0.77%Wc=0.77% 亞共析鋼（亞共析鋼（hypoeutectoid steelhypoeutectoid steel

17、）：）：Wc=0.0218Wc=0.02180.77%0.77% 過共析鋼（過共析鋼（hypereutectoid steelhypereutectoid steel）：）：Wc=0.77Wc=0.772.11% 2.11% 30（3 3）白口鑄鐵）白口鑄鐵 白口鑄鐵（白口鑄鐵（white cast ironwhite cast iron）是含碳量在是含碳量在Wc=2.11Wc=2.116.69%6.69%之間的之間的FeFe、C C合金。其特點液態合合金。其特點液態合金結晶時都發生共晶反應，液態時有良好的流動金結晶時都發生共晶反應，液態時有良好的流動性，因而鑄鐵都具有良好的鑄造性能。但因共晶

18、性，因而鑄鐵都具有良好的鑄造性能。但因共晶產物是以產物是以Fe3CFe3C為基的萊氏體組織，所以性能硬、為基的萊氏體組織，所以性能硬、脆，不能鍛造。其斷口呈銀白色，故稱為白口鑄脆，不能鍛造。其斷口呈銀白色，故稱為白口鑄鐵。鐵。 上述上述Wc=2.11%Wc=2.11%具有重要的意義，它是鋼和鑄鐵具有重要的意義，它是鋼和鑄鐵( (生生鐵鐵) )的理論分界線。的理論分界線。31WcWc對鐵碳合金機械性能的影響對鐵碳合金機械性能的影響 F F為軟韌相，為軟韌相，Fe3CFe3C為硬脆相，故為硬脆相，故Fe-CFe-C合金的力學性能取決于合金的力學性能取決于和和Fe3CFe3C兩相的兩相的相對量相對量

19、及它們的及它們的相互分布特征相互分布特征。 硬度（硬度（HBHB） 延伸率延伸率（塑性、韌性（塑性、韌性） 強度（強度（MpaMpa）鐵素體鐵素體 50-80 30 50-80 30-50-50 180-230 180-230滲碳體滲碳體 800 0 800 0 3030珠光體珠光體 180 180 2020-35-35 770 77032WcWc對鐵碳合金工藝性能的影響對鐵碳合金工藝性能的影響切削加工性：切削加工性：可鍛性：金屬經受壓力加工改變形狀但不產生裂可鍛性：金屬經受壓力加工改變形狀但不產生裂 紋的性能紋的性能。33鐵碳相圖的應用鐵碳相圖的應用 在生產中具有很大的實際意義，主要應用在鋼

20、鐵材料的在生產中具有很大的實際意義，主要應用在鋼鐵材料的選用和加工工藝的制訂兩個方面。選用和加工工藝的制訂兩個方面。（1 1）在選材方面）在選材方面（2 2）在鑄造工藝方面）在鑄造工藝方面（3 3）在熱鍛熱軋工藝方面）在熱鍛熱軋工藝方面（4 4）在熱處理工藝方面）在熱處理工藝方面 34鍛壓常識及相關知識 35主要涉及的內容主要涉及的內容 緒論緒論 鍛造用原材料鍛造用原材料 鍛造的熱規范鍛造的熱規范 自由鍛主要工序分析自由鍛主要工序分析 鍛后熱處理鍛后熱處理 性能熱處理性能熱處理 金屬材料的機械性能金屬材料的機械性能 36緒論緒論 鍛造工藝學及其性質鍛造工藝學及其性質 鍛造生產的特點及其在國民經

21、濟中的作用鍛造生產的特點及其在國民經濟中的作用 我國鍛造生產的歷史，現狀及發展趨勢我國鍛造生產的歷史，現狀及發展趨勢 鍛造生產方法的分類鍛造生產方法的分類37一、一、鍛造工藝學及其性質鍛造工藝學及其性質 鍛造是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，鍛造是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形，以獲得具有一定機械性使其產生塑性變形，以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。 鍛造和沖壓同屬塑性加工性質，統稱鍛壓鍛造和沖壓同屬塑性加工性質，統稱鍛壓38鍛造生產的特點及其在國民經濟中的作用鍛造生產的特點及其在國民經濟中的作用 特點特點 地位地位3

22、9大型鍛件主要應用于以下方面大型鍛件主要應用于以下方面1、軋鋼設備軋鋼設備2、鍛壓設備鍛壓設備3、礦山設備礦山設備4、火力發電設備火力發電設備5、水力發電設備水力發電設備6、核能發電設備核能發電設備7、石油、化工設備石油、化工設備8、船舶制造工業船舶制造工業9、軍工產品制造軍工產品制造：40實例（核反應堆中主要鍛件實例（核反應堆中主要鍛件M140M140） Closure head(monobloc)Vessel flangeInlet(outlet) nozzleNozzle shellCore shellTransition ringLower dome41實例實例 Elliptical

23、head Upper shell (、 ) Conical shell Intermediate shell (lower) (、) Tube sheet Primary head (channel head)42實例實例 Upper head Core shell Lower head43我國鍛造生產的歷史，現狀及發展趨勢我國鍛造生產的歷史，現狀及發展趨勢 歷史 現狀 趨勢44鍛造生產方法的分類鍛造生產方法的分類 按所用工具不同，鍛造可以分為自由鍛和模按所用工具不同，鍛造可以分為自由鍛和模鍛兩大類鍛兩大類 按坯料在加工時的溫度可分為冷鍛和熱鍛。按坯料在加工時的溫度可分為冷鍛和熱鍛。45第二、

24、鍛造用原材料第二、鍛造用原材料 金屬材料金屬材料 按加工狀態按加工狀態46 鍛造用鋼錠鍛造用鋼錠 鋼錠及其冶煉鋼錠及其冶煉 鋼錠的結構鋼錠的結構 鋼錠的內部缺陷鋼錠的內部缺陷 實例（接管段煉鋼的簡要流程）實例（接管段煉鋼的簡要流程） 47鋼錠及其冶煉鋼錠及其冶煉 冶煉工藝的主要任務冶煉工藝的主要任務 冶煉工藝的主要方法冶煉工藝的主要方法48鋼錠的結構鋼錠的結構 鋼錠是由冒口、錠 身、底部組成 49鋼錠的內部缺陷鋼錠的內部缺陷激冷結晶區（細小等軸結晶區）激冷結晶區（細小等軸結晶區） 沒問題沒問題柱狀結晶區柱狀結晶區 沒多大問題沒多大問題樹枝狀結晶區樹枝狀結晶區多產生負多產生負V V型偏析型偏析,

25、 ,因此這部分多產生偏析線、夾渣、氣泡等缺陷因此這部分多產生偏析線、夾渣、氣泡等缺陷自由結晶區（粗大等軸結晶區）自由結晶區（粗大等軸結晶區）多產生多產生V V型偏析型偏析, ,常產生偏析線、夾渣、金屬夾雜物、渣孔、氣泡等缺陷常產生偏析線、夾渣、金屬夾雜物、渣孔、氣泡等缺陷, ,呈呈所謂疏松組織所謂疏松組織淀淀結晶區淀淀結晶區 常產生夾渣類缺陷常產生夾渣類缺陷50偏析偏析 定義定義： 指各處成分與雜質分不的不均勻現象，指各處成分與雜質分不的不均勻現象，包括枝晶偏析和區域偏析等包括枝晶偏析和區域偏析等 成因成因：由于選擇性結晶、溶解度變化、比重：由于選擇性結晶、溶解度變化、比重差異和流速不同造成的

26、。差異和流速不同造成的。 危害：危害：造成力學性能不均勻和裂紋缺陷造成力學性能不均勻和裂紋缺陷51夾雜夾雜 定義定義：主要是指冶煉時產生的氧化物，硫化：主要是指冶煉時產生的氧化物，硫化物、硅酸鹽等非金屬夾雜。物、硅酸鹽等非金屬夾雜。 成因成因：冶煉產物，及外來夾渣物：冶煉產物，及外來夾渣物 危害危害：對熱鍛過程和鍛件質量均有不良影響，：對熱鍛過程和鍛件質量均有不良影響，它破壞金屬的連續性，在應力的作用下在夾它破壞金屬的連續性，在應力的作用下在夾雜處產生應力集中，引發微裂紋，成為疲勞雜處產生應力集中，引發微裂紋，成為疲勞源源52氣體氣體 定義定義：主要指鋼中的有害氣體，如氫、氧等。：主要指鋼中的

27、有害氣體，如氫、氧等。 危害危害：容易產生白點缺陷，還會引起脆性，：容易產生白點缺陷，還會引起脆性，熱鍛工藝性將明顯下降。熱鍛工藝性將明顯下降。白點對鋼的機械性白點對鋼的機械性能，尤其對塑性和韌性有影響，是許多重要能，尤其對塑性和韌性有影響，是許多重要用途的合金鋼不允許有的低倍缺陷用途的合金鋼不允許有的低倍缺陷53氣泡氣泡 它主要產生在鋼錠的冒口、底部、及中心部它主要產生在鋼錠的冒口、底部、及中心部位。位。54縮孔 它主要在最后凝固的冒口區形成，由于冷凝它主要在最后凝固的冒口區形成，由于冷凝結晶時沒有鋼液補充面形成孔洞性缺陷組織，結晶時沒有鋼液補充面形成孔洞性缺陷組織，同時含有大量雜質，因此必

28、須切除同時含有大量雜質，因此必須切除55疏松疏松 它主要集中在鋼錠中心部位，產生的原因與它主要集中在鋼錠中心部位，產生的原因與縮孔相同?？s孔相同。56影響鋼錠冶金缺陷的條件影響鋼錠冶金缺陷的條件 綜上所述，鋼錠的冶金缺陷與冶煉、澆注過綜上所述，鋼錠的冶金缺陷與冶煉、澆注過程、冷凝結晶條件、鋼錠模具設計、耐火材程、冷凝結晶條件、鋼錠模具設計、耐火材料質量等有關。料質量等有關。57實例（實例（接管段鍛件用鋼生產方案接管段鍛件用鋼生產方案 ） 采用雙真空處理的工藝進行生產。采用雙真空處理的工藝進行生產。 .1、冶煉澆注方案、冶煉澆注方案 采用電爐（采用電爐（3#、4#、5#）冶煉溫度較高、成份合）冶

29、煉溫度較高、成份合適的粗煉鋼水，分別熱兌到適的粗煉鋼水，分別熱兌到130t和和90t精煉爐內進行精煉爐內進行精煉及一次真空處理。依據爐前快速分析的結果，精煉及一次真空處理。依據爐前快速分析的結果，適時調整鋼水成份，直至達到目標值。適時調整鋼水成份，直至達到目標值。 當精煉爐鋼水成份、溫度合適時，分別采用當精煉爐鋼水成份、溫度合適時，分別采用200t及及250t天車吊包出鋼，在天車吊包出鋼，在250t真空室（真空室（1#真空室）、真空室）、利用真空澆注及中間包芯桿吹氬（利用真空澆注及中間包芯桿吹氬（LB3），），在澆注在澆注過程中對鋼水進行二次真空處理。過程中對鋼水進行二次真空處理。 鋼錠在澆注

30、完并冷凝一定時間后，脫模，用鋼錠在澆注完并冷凝一定時間后，脫模，用300t送送錠車熱送至水鍛錠車熱送至水鍛58實例（實例（接管段鍛件用鋼生產方案）接管段鍛件用鋼生產方案） 2、工藝流程圖、工藝流程圖出鋼出鋼200t天車天車出鋼出鋼250t天車天車 熱兌熱兌3#+4#+5# 粗煉粗煉 熱兌熱兌 3# +5# 粗煉粗煉130tLF精煉精煉(VD)90tLF精煉精煉(VD)1#真空室真空室澆注澆注(LB3)300t送錠送錠車熱送車熱送59第三第三 鍛造的熱規范鍛造的熱規范 金屬的鍛前加熱金屬的鍛前加熱 金屬加熱時產生的缺陷及防止措施金屬加熱時產生的缺陷及防止措施 鍛造溫度范圍的確定鍛造溫度范圍的確定

31、 金屬的加熱規范金屬的加熱規范 60金屬的鍛前加熱金屬的鍛前加熱 目的：提高金屬的塑性，降低變形抗力，使目的：提高金屬的塑性，降低變形抗力，使其易于流動成形并獲得良好的鍛后組織其易于流動成形并獲得良好的鍛后組織 方法：火焰加熱，電加熱方法：火焰加熱，電加熱 金屬加熱時產生的缺陷及防止措施金屬加熱時產生的缺陷及防止措施 1、氧化 2、脫碳 3、過熱 4、過燒 5、裂紋 61鍛造溫度范圍的確定鍛造溫度范圍的確定 鍛造溫度范圍是指始鍛溫度和終鍛溫度之間鍛造溫度范圍是指始鍛溫度和終鍛溫度之間的溫度范圍。的溫度范圍。 1 1、始鍛溫度的確定、始鍛溫度的確定 必須保證無過燒現象，必須保證無過燒現象， 2

32、2、終鍛溫度的確定、終鍛溫度的確定 防止晶粒粗大，應稍高于再結晶溫度防止晶粒粗大，應稍高于再結晶溫度62金屬的加熱規范金屬的加熱規范 加熱規范制定的原則及方法加熱規范制定的原則及方法 1 1、裝爐溫度裝爐溫度 2 2、加熱溫度加熱溫度 3 3、均熱保溫均熱保溫 4 4、加熱時間加熱時間63 第四、第四、自由鍛主要工序分析自由鍛主要工序分析 自由鍛的定義自由鍛的定義 自由鍛的目的自由鍛的目的 自由鍛的工序分類自由鍛的工序分類 大型鍛件的特殊鍛造方法大型鍛件的特殊鍛造方法 鍛件的主要缺陷鍛件的主要缺陷 64自由鍛的定義 自由鍛造是利用金屬的塑性在錘或液壓機上自由鍛造是利用金屬的塑性在錘或液壓機上采

33、用簡單通用工具，控制金屬流動，將金屬采用簡單通用工具，控制金屬流動，將金屬坯料鍛造成型的方法坯料鍛造成型的方法65自由鍛的目的 （1 1）使金屬坯料成為一定的形狀和尺寸）使金屬坯料成為一定的形狀和尺寸 （2 2）鍛合金屬坯料內部疏松、縮孔等冶金缺）鍛合金屬坯料內部疏松、縮孔等冶金缺陷陷 （3 3）去除鋼錠的夾雜（切除水口、冒口）或）去除鋼錠的夾雜（切除水口、冒口）或改善夾雜物的分布改善夾雜物的分布 （4 4）使鍛件得到均勻的組織為鍛后熱處理創）使鍛件得到均勻的組織為鍛后熱處理創造良好的條件造良好的條件66自由鍛的工序分類 1 1、基本工序：鐓粗、拔長、沖孔、芯棒拔長、基本工序：鐓粗、拔長、沖孔

34、、芯棒拔長、馬杠擴孔，彎曲、切斷、錯移、扭轉、鍛接馬杠擴孔，彎曲、切斷、錯移、扭轉、鍛接 2 2、輔助工序：鋼錠倒棱、預壓鉗口等輔助工序：鋼錠倒棱、預壓鉗口等 3 3、修整工序：滾圓、平整、修整工序：滾圓、平整、67大型鍛件的特殊鍛造方法 （1）、FM法（Free From Mannesmann effect）避免產生曼內斯曼效應，即鍛件心部不產生拉應力的鍛造方法，因此又可以叫作：毛坯中心部位免除了軸向拉應力的鍛造法 （2）WHF法（wide die heavy blow forging method）,WHF法是寬砧強力壓下鍛造法。一般與JTS法并用 （3）JTS法即中心壓實法（或溫間鍛造法

35、、硬殼鍛造法） （4）KD法（V型鉆鍛造法）用途很廣泛。68鍛件的主要缺陷鍛件的主要缺陷 （1 1） 橫向裂紋橫向裂紋 （2 2） 縱向裂紋縱向裂紋 （3 3） 表面龜裂表面龜裂 （4 4） 內部微裂內部微裂 （5 5） 局部粗晶局部粗晶 （6 6） 表面折疊表面折疊 （7 7） 中心偏移中心偏移 （8 8） 機械性能不能滿足要求機械性能不能滿足要求69自由鍛工藝要點自由鍛工藝要點 水冒口要除量水冒口要除量 變形過程的選擇變形過程的選擇 鍛造比的選擇鍛造比的選擇 壓實過程壓實過程7012500t自由鍛水壓機71第五第五 鍛后熱處理鍛后熱處理 鍛后熱處理的目的與作用鍛后熱處理的目的與作用 鍛后熱

36、處理常用方法鍛后熱處理常用方法 實例（鍛后熱處理曲線）實例（鍛后熱處理曲線） 72鍛后熱處理的目的與作用鍛后熱處理的目的與作用 （1 1）消除鍛造應力，降低鍛件的表面硬度，）消除鍛造應力，降低鍛件的表面硬度，提高其切削加工性能。提高其切削加工性能。 （2 2）滿足機械性能要求。）滿足機械性能要求。 （3 3）調整與改善組織。）調整與改善組織。 （4 4）防止和消除白點的問題。）防止和消除白點的問題。73鍛后熱處理常用方法鍛后熱處理常用方法 方法：方法：退火退火annealing 正火正火normalizing回火回火tempering 淬火淬火quenching 74操作要點1、裝爐前的準備工

37、作 2、裝爐溫度。3、待料溫度4、鍛件擺放，5、配爐原則 6、加熱 7、冷卻 75實例 鍛后處理曲線76第六、性能熱處理第六、性能熱處理 性能熱處理的目的與作用性能熱處理的目的與作用 性能熱處理常用方法性能熱處理常用方法 實例（性能熱處理曲線）實例（性能熱處理曲線）77性能熱處理的目的與作用性能熱處理的目的與作用其主要目的是：其主要目的是： 通過加熱、冷卻的方法，改變金屬或合金的通過加熱、冷卻的方法，改變金屬或合金的組織結構，使其具備工程技術上所需要的性組織結構，使其具備工程技術上所需要的性能。能。 提高金屬材料的力學性能，充分發揮材料的提高金屬材料的力學性能，充分發揮材料的潛力，節約材料延長

38、零件使用壽命潛力，節約材料延長零件使用壽命 78制定熱處理規范的原則制定熱處理規范的原則 按其導熱性能，碳化物溶解的難易以及對終按其導熱性能，碳化物溶解的難易以及對終冷溫度的要注將鋼種分成若干組，然后再按冷溫度的要注將鋼種分成若干組，然后再按鍛件尺寸的不同分別條用不同的工藝參數。鍛件尺寸的不同分別條用不同的工藝參數。其主要目的也是為了減少熱處理過程中的內其主要目的也是為了減少熱處理過程中的內應力對鍛件的危害作用。應力對鍛件的危害作用。79性能熱處理常用方法性能熱處理常用方法退火：完全退火、球化退火、去應力退火等退火：完全退火、球化退火、去應力退火等正火正火淬火：淬火：回火：低溫回火、中溫回火、

39、高溫回火回火：低溫回火、中溫回火、高溫回火固溶處理固溶處理整體熱處理整體熱處理表面淬火：火焰加熱、感應加熱、激光加熱表面淬火：火焰加熱、感應加熱、激光加熱物理氣相沉積物理氣相沉積化學氣相沉積化學氣相沉積等離子化學氣相沉積等離子化學氣相沉積表面熱處理表面熱處理滲碳滲碳滲氮滲氮碳氮共滲碳氮共滲其它：滲其它金屬或非金屬、多元共滲其它：滲其它金屬或非金屬、多元共滲化學熱處理化學熱處理80退火退火 退火是將工件加熱到適當溫度，根據材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻.81正火正火 正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻冷卻. .82淬火淬火 淬火是

40、將工件加熱保溫后，在水、油或其他淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他無機鹽、有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻。無機鹽、有機水溶液等淬冷介質中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。淬火后鋼件變硬，但同時變脆。 83回火回火 為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于于室溫而低于650的某一適當溫度進行長的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回時間的保溫，再進行冷卻，這種工藝稱為回火火 84實例（性能熱處理曲線） 性能熱處理曲線 管板的性能熱處理曲線85第七第七 金屬材料的機械性能金屬材料的機械性能 機械性能的定義機械性能的定義 表示

41、金屬材料機械性能的指標表示金屬材料機械性能的指標 實際工程中常用指標實際工程中常用指標 86機械性能的定義機械性能的定義 金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱為機械性能為機械性能87表示金屬材料機械性能的指標表示金屬材料機械性能的指標 強度強度 塑性塑性 硬度硬度 沖擊韌性沖擊韌性88強度強度 強度：金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和強度：金屬材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強度。斷裂的能力稱為強度。 工程上常用的是工程上常用的是 屈服強度屈服強度yield strength yield strength （RpRp0.20.2、RpRp1.

42、0 1.0 ） 抗拉強度抗拉強度ultimate (tensile) strengthultimate (tensile) strength （RmRm）89塑性塑性 塑性：金屬材料在外力作用下產生塑性變形塑性：金屬材料在外力作用下產生塑性變形而不破壞的能力稱為塑性。而不破壞的能力稱為塑性。工程上常用的是工程上常用的是1 1、延伸率、延伸率：elongation elongation （ A A ）2 2、斷面收縮率（、斷面收縮率（）90硬度硬度 硬度：金屬材料局部抵抗硬物壓入其表面的硬度：金屬材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。能力稱為硬度。工程上常用的是工程上常用的是 1 1、布氏硬

43、度（、布氏硬度（HBHB） 2 2、洛氏硬度（洛氏硬度（HRHR、HRCHRC） 3 3、維氏硬度（維氏硬度（HVHV）91沖擊韌度沖擊韌度 沖擊韌度：金屬材料抵抗沖擊載荷的能力稱為沖擊韌度：金屬材料抵抗沖擊載荷的能力稱為沖擊韌度。沖擊韌度。 工程上常用的是工程上常用的是 沖擊韌性（沖擊韌性（AkAk）：）：材料抵抗沖擊載荷的能力，材料抵抗沖擊載荷的能力，單位為焦耳單位為焦耳/ /厘米厘米2 2（J/cm2J/cm2）. . 沖擊吸收功沖擊吸收功（ISO-VISO-V、KVKV）92第八、關于不銹鋼的基本知識關于不銹鋼的基本知識 不銹鋼的分類不銹鋼的分類 不銹鋼的冶煉不銹鋼的冶煉 不銹鋼的鍛造不銹鋼的鍛造 不銹鋼的固溶處理不銹鋼的固溶處理 93 不銹鋼的分類不銹鋼的分類 1、馬氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼 2、鐵素體不銹鋼、鐵素體不銹鋼 3、奧氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼 94馬氏