1、材料科學(xué)與工程學(xué)院 第三章第三章 鍛造的熱規(guī)范鍛造的熱規(guī)范Seite 2一、加熱目的一、加熱目的提高金屬塑性，降低變形提高金屬塑性，降低變形抗力，即抗力，即增加金屬的增加金屬的可鍛可鍛性性。使之易于流動(dòng)成形并。使之易于流動(dòng)成形并獲得良好的鍛后組織和力獲得良好的鍛后組織和力學(xué)性能。學(xué)性能。3-1 鍛前加熱的目的及方法鍛前加熱的目的及方法Seite 3可鍛性可鍛性衡量指標(biāo)：金屬的塑性和變形抗力金屬的塑性和變形抗力影響可鍛性的因素：影響可鍛性的因素：1 1金屬的本質(zhì)金屬的本質(zhì)化學(xué)成分化學(xué)成分 純金屬的可鍛性比合金好。而鋼的可鍛性隨碳和合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而變差。組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu) 固溶體（如奧氏體

2、）的可鍛性好，而化合物（如滲碳體）差。金屬在單相狀態(tài)下的可鍛性比在多相狀態(tài)下的好。細(xì)晶粒金屬的塑性較粗晶粒的好，可鍛性較好。（但變形抗力較大） Seite 42 2壓力加工條件壓力加工條件 1 1）變形溫度變形溫度 隨著溫度的升高，鋼的強(qiáng)度下降，塑性上升，即鋼的可鍛性變好。因此，壓力加工都力爭(zhēng)在高溫下進(jìn)行，即采用熱變形。即確定鍛造溫度范圍鍛造溫度范圍。2 2）變形速度）變形速度1、隨變形速度的增大，加工硬化嚴(yán)重，可鍛性變壞。2、另一方面，在變形過(guò)程中，產(chǎn)生熱效應(yīng)現(xiàn)象。熱效應(yīng)現(xiàn)象使金屬的塑性提高，變形抗力減小，可鍛性變好。但是，除了高速錘以外，在普通鍛壓設(shè)備上都不可能超過(guò)臨臨界變形速度界變形速度

3、。所以，一般塑性較差的金屬，應(yīng)以較小的變形速度，在壓力機(jī)上進(jìn)行鍛造。Seite 53 3）應(yīng)力狀態(tài)）應(yīng)力狀態(tài)三個(gè)方向中壓應(yīng)力的數(shù)目越多，則金屬的塑性越好。拉應(yīng)力的數(shù)目越多，則金屬的塑性越差。壓應(yīng)力使各種缺陷受到抑制，不易擴(kuò)展，故可提高金屬的塑性。在拉應(yīng)力作用下，極易擴(kuò)展，甚至破壞，使金屬失去塑性。同號(hào)應(yīng)力狀態(tài)下的變形抗力大于異號(hào)應(yīng)力狀態(tài)下的變形抗力。綜上所述，金屬的可鍛性既取決于金屬的本質(zhì)，又取決于加工條件。在壓力加工過(guò)程中，要力求創(chuàng)造最有利的加工條件，提高塑性，降低變形抗力。Seite 6 鍛前加熱是整個(gè)鍛造過(guò)程中的一個(gè)重鍛前加熱是整個(gè)鍛造過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)提高鍛造生產(chǎn)率、保證鍛件質(zhì)量

4、要環(huán)節(jié)，對(duì)提高鍛造生產(chǎn)率、保證鍛件質(zhì)量以降低能源消耗等都有直接的影響。恰當(dāng)?shù)匾越档湍茉聪牡榷加兄苯拥挠绊憽Ｇ‘?dāng)?shù)剡x擇加熱溫度，就可使坯料在塑性較好的狀選擇加熱溫度，就可使坯料在塑性較好的狀態(tài)下進(jìn)行成形。態(tài)下進(jìn)行成形。Seite 7二、二、加熱方法加熱方法按所采用的熱源不同，可分為按所采用的熱源不同，可分為火焰加熱火焰加熱和和電加熱電加熱兩大類。兩大類。1 1火焰加熱火焰加熱利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱能對(duì)金屬坯料進(jìn)行加熱。利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱能對(duì)金屬坯料進(jìn)行加熱。燃料有煤，焦炭，柴油，煤氣，天然氣燃料有煤，焦炭，柴油，煤氣，天然氣火焰加熱的優(yōu)點(diǎn)是：燃料來(lái)源方便，爐子修造簡(jiǎn)單，加熱費(fèi)火焰加熱的優(yōu)點(diǎn)是：

5、燃料來(lái)源方便，爐子修造簡(jiǎn)單，加熱費(fèi)用較低，對(duì)坯料的適用范圍廣等。因此，這種加熱廣泛用于用較低，對(duì)坯料的適用范圍廣等。因此，這種加熱廣泛用于各種大、中、小型坯料的加熱，在鍛造生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用各種大、中、小型坯料的加熱，在鍛造生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)是：勞動(dòng)條件差，加熱速度慢，加熱質(zhì)量難以控制等。缺點(diǎn)是：勞動(dòng)條件差，加熱速度慢，加熱質(zhì)量難以控制等。Seite 82 2電加熱電加熱是通過(guò)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軄?lái)加熱金屬坯料。利用是通過(guò)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軄?lái)加熱金屬坯料。利用電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軄?lái)加熱金屬的裝置稱為電爐。電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮軄?lái)加熱金屬的裝置稱為電爐。優(yōu)點(diǎn)是：加熱速度快，爐溫易控制，氧化脫碳少，便于實(shí)現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)

6、是：加熱速度快，爐溫易控制，氧化脫碳少，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，勞動(dòng)條件好。機(jī)械化、自動(dòng)化，勞動(dòng)條件好。缺點(diǎn)是：對(duì)毛坯的尺寸、形狀的變化適應(yīng)性不強(qiáng)，設(shè)備結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)是：對(duì)毛坯的尺寸、形狀的變化適應(yīng)性不強(qiáng)，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資費(fèi)用較大，操作使用要求高。復(fù)雜，投資費(fèi)用較大，操作使用要求高。電加熱法按其傳熱方式可分為電加熱法按其傳熱方式可分為 電阻加熱電阻加熱（電阻爐加熱、接觸電加熱、鹽浴爐加熱（電阻爐加熱、接觸電加熱、鹽浴爐加熱） 感應(yīng)電加熱感應(yīng)電加熱Seite 9電阻加熱電阻加熱其傳熱原理與火焰加熱相同。根據(jù)電阻發(fā)熱元件的其傳熱原理與火焰加熱相同。根據(jù)電阻發(fā)熱元件的不同，有電阻爐加熱、接觸電加熱、鹽浴

7、爐加熱等。不同，有電阻爐加熱、接觸電加熱、鹽浴爐加熱等。 電阻爐加熱：利用電流通過(guò)爐內(nèi)的電熱體產(chǎn)生的熱量進(jìn)電阻爐加熱：利用電流通過(guò)爐內(nèi)的電熱體產(chǎn)生的熱量進(jìn)行加熱。該法受電熱體的使用溫度的限制，熱效率較低。在電行加熱。該法受電熱體的使用溫度的限制，熱效率較低。在電阻爐內(nèi)輻射傳熱是加熱金屬的主要方式。阻爐內(nèi)輻射傳熱是加熱金屬的主要方式。Seite 10接觸電加熱：是以低壓大電流直接通過(guò)金屬坯料，由金屬接觸電加熱：是以低壓大電流直接通過(guò)金屬坯料，由金屬坯料自身的電阻在通電時(shí)產(chǎn)生的熱量而加熱。常采用低電壓坯料自身的電阻在通電時(shí)產(chǎn)生的熱量而加熱。常采用低電壓大電流的方法。大電流的方法。其優(yōu)點(diǎn)是：加熱速度

8、快、金屬燒損少、加熱范圍不受限制、其優(yōu)點(diǎn)是：加熱速度快、金屬燒損少、加熱范圍不受限制、熱效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、適用于長(zhǎng)坯料的整體或局熱效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、適用于長(zhǎng)坯料的整體或局部加熱等優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)坯料的表面粗糙度和形狀尺寸要求嚴(yán)格部加熱等優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)坯料的表面粗糙度和形狀尺寸要求嚴(yán)格，特別是坯料的端部要光潔、平整，下料規(guī)則。此外，加熱，特別是坯料的端部要光潔、平整，下料規(guī)則。此外，加熱溫度的測(cè)量和控制也比較困難。溫度的測(cè)量和控制也比較困難。Seite 11鹽浴爐加熱：是電流通過(guò)爐內(nèi)電極產(chǎn)生的熱量把鹽浴爐加熱：是電流通過(guò)爐內(nèi)電極產(chǎn)生的熱量把導(dǎo)電介質(zhì)熔融，通過(guò)高溫介質(zhì)的對(duì)流與傳導(dǎo)將其中導(dǎo)

9、電介質(zhì)熔融，通過(guò)高溫介質(zhì)的對(duì)流與傳導(dǎo)將其中的坯料加熱。內(nèi)熱式電極鹽浴爐原理如圖的坯料加熱。內(nèi)熱式電極鹽浴爐原理如圖3-43-4所示所示。這種方法的加熱速度快，加熱溫度均勻，可以實(shí)。這種方法的加熱速度快，加熱溫度均勻，可以實(shí)現(xiàn)坯料的整體或局部的無(wú)氧化加熱。但其熱效率低現(xiàn)坯料的整體或局部的無(wú)氧化加熱。但其熱效率低，輔助材料消耗大，勞動(dòng)條件差。，輔助材料消耗大，勞動(dòng)條件差。Seite 12 感應(yīng)電加熱感應(yīng)電加熱 坯料放入感應(yīng)圈坯料放入感應(yīng)圈中，在交變電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作中，在交變電流的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，坯料表面形成強(qiáng)大的渦流，用下，坯料表面形成強(qiáng)大的渦流，使坯料內(nèi)部的電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁古髁蟽?nèi)部的

10、電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏訜帷６訜帷?感應(yīng)電加熱具有加熱速度快、感應(yīng)電加熱具有加熱速度快、加熱質(zhì)量好，溫度易于控制、金屬加熱質(zhì)量好，溫度易于控制、金屬燒損少、操作簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、便燒損少、操作簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。這些都有于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。這些都有利于鍛件質(zhì)量的提高。其缺點(diǎn)是：利于鍛件質(zhì)量的提高。其缺點(diǎn)是：設(shè)備投資費(fèi)用高、每種感應(yīng)器的尺設(shè)備投資費(fèi)用高、每種感應(yīng)器的尺寸范圍窄、電能消耗較大寸范圍窄、電能消耗較大( (大于接大于接觸電加熱，小于電阻爐加熱觸電加熱，小于電阻爐加熱) )。Seite 13感應(yīng)電加熱時(shí)，電流密度沿坯料橫截面的分感應(yīng)電加熱時(shí)，電流密度沿坯料橫截面的分布

11、為：中心電流小，表層大，這種現(xiàn)象稱為布為：中心電流小，表層大，這種現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)趨膚效應(yīng)。 由于趨膚效應(yīng)，為了提高加熱速度和電由于趨膚效應(yīng)，為了提高加熱速度和電效率，對(duì)大直徑坯料，應(yīng)選用低電流頻率，效率，對(duì)大直徑坯料，應(yīng)選用低電流頻率，小直徑坯料可選用較高電流頻率。小直徑坯料可選用較高電流頻率。Seite 143-2 3-2 金屬加熱時(shí)產(chǎn)生的缺陷及防止措金屬加熱時(shí)產(chǎn)生的缺陷及防止措施施由金屬學(xué)所學(xué)內(nèi)容知，金屬在加熱時(shí)將產(chǎn)生以下的變化：由金屬學(xué)所學(xué)內(nèi)容知，金屬在加熱時(shí)將產(chǎn)生以下的變化：組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)：組織轉(zhuǎn)變，晶粒長(zhǎng)大，過(guò)熱、過(guò)燒：組織轉(zhuǎn)變，晶粒長(zhǎng)大，過(guò)熱、過(guò)燒力學(xué)性能力學(xué)性能：塑性提高，變

12、形抗力降低，殘余應(yīng)力消除，但：塑性提高，變形抗力降低，殘余應(yīng)力消除，但也可能產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力，過(guò)大則會(huì)引起開(kāi)裂也可能產(chǎn)生新的內(nèi)應(yīng)力，過(guò)大則會(huì)引起開(kāi)裂物理性能物理性能：導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系統(tǒng)、膨脹系數(shù)、密度等均發(fā)：導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)溫系統(tǒng)、膨脹系數(shù)、密度等均發(fā)生變化生變化化學(xué)變化化學(xué)變化：表層發(fā)生氧化、脫碳、吸氫等，生成氧化皮與：表層發(fā)生氧化、脫碳、吸氫等，生成氧化皮與脫碳層脫碳層Seite 15一、金屬加熱過(guò)程中的氧化一、金屬加熱過(guò)程中的氧化金屬在高溫爐內(nèi)加熱時(shí)，金屬表面的合金金屬在高溫爐內(nèi)加熱時(shí)，金屬表面的合金元素將和爐氣中的氧化氣體（如元素將和爐氣中的氧化氣體（如O O2 2、COCO2 2、H H2

13、 2O O、和、和SOSO2 2）發(fā)生反應(yīng)，使金屬表層生成氧）發(fā)生反應(yīng)，使金屬表層生成氧化皮，這種現(xiàn)象稱為氧化，或叫化皮，這種現(xiàn)象稱為氧化，或叫燒損燒損。Seite 16氧化過(guò)程實(shí)質(zhì)是氧化過(guò)程實(shí)質(zhì)是擴(kuò)散過(guò)程擴(kuò)散過(guò)程。即爐氣中氧以原子狀態(tài)吸附到。即爐氣中氧以原子狀態(tài)吸附到鋼料表層后向內(nèi)擴(kuò)散，而鋼料表層中的鐵則以離子狀態(tài)由鋼料表層后向內(nèi)擴(kuò)散，而鋼料表層中的鐵則以離子狀態(tài)由內(nèi)部向表面擴(kuò)散，擴(kuò)散的結(jié)果使鋼的表層變成為內(nèi)部向表面擴(kuò)散，擴(kuò)散的結(jié)果使鋼的表層變成為氧化鐵氧化鐵。由于氧化皮的熔融和氧化皮與鐵的膨脹系數(shù)不同，因此在由于氧化皮的熔融和氧化皮與鐵的膨脹系數(shù)不同，因此在氧化物層內(nèi)產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力。會(huì)發(fā)

14、生氧化皮的機(jī)械分離氧化物層內(nèi)產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力。會(huì)發(fā)生氧化皮的機(jī)械分離，從而加速金屬的氧化。，從而加速金屬的氧化。Seite 17 氧化的影響因素氧化的影響因素 主要有：主要有：爐氣性質(zhì)爐氣性質(zhì)、加熱溫度加熱溫度、加熱時(shí)間加熱時(shí)間、化學(xué)成分化學(xué)成分。 爐氣性質(zhì)爐氣性質(zhì) 火焰加熱的爐氣通常由氧化性氣體（火焰加熱的爐氣通常由氧化性氣體（O O2 2、COCO2 2、H H2 2O O、SOSO2 2），還原性氣體（），還原性氣體（COCO、H H2 2）和中性氣）和中性氣體（體（N N2 2）組成。）組成。 爐氣的性質(zhì)取決于燃料燃燒時(shí)的空氣供爐氣的性質(zhì)取決于燃料燃燒時(shí)的空氣供給量。當(dāng)供給空氣過(guò)多時(shí)，

15、爐氣的性質(zhì)為氧化性，那么給量。當(dāng)供給空氣過(guò)多時(shí)，爐氣的性質(zhì)為氧化性，那么氧化嚴(yán)重。相反，如供給空氣不足時(shí)，爐氣則呈現(xiàn)還原氧化嚴(yán)重。相反，如供給空氣不足時(shí)，爐氣則呈現(xiàn)還原性，氧化皮很薄，甚至不產(chǎn)生氧化。性，氧化皮很薄，甚至不產(chǎn)生氧化。Seite 18 加熱溫度加熱溫度 溫度越高，氧化擴(kuò)散速度加快，氧化溫度越高，氧化擴(kuò)散速度加快，氧化過(guò)程會(huì)加劇，結(jié)果形成的氧化皮也厚。一般，低于過(guò)程會(huì)加劇，結(jié)果形成的氧化皮也厚。一般，低于570600570600時(shí)，氧化緩慢；超過(guò)時(shí)，氧化緩慢；超過(guò)900950900950后，氧化急劇增后，氧化急劇增加。加。 加熱時(shí)間加熱時(shí)間 時(shí)間越長(zhǎng)，氧化皮越多。因此，采用時(shí)間越長(zhǎng)

16、，氧化皮越多。因此，采用快速加熱如電加熱，縮短加熱時(shí)間，尤其是在高溫下的停快速加熱如電加熱，縮短加熱時(shí)間，尤其是在高溫下的停留時(shí)間，對(duì)減少氧化皮的產(chǎn)生具有很大的實(shí)際意義。留時(shí)間，對(duì)減少氧化皮的產(chǎn)生具有很大的實(shí)際意義。 ( (以上三者是外因以上三者是外因) )Seite 19化學(xué)成分化學(xué)成分( (內(nèi)因內(nèi)因) ) 當(dāng)鋼中當(dāng)鋼中含碳量含碳量大于大于0.3%0.3%時(shí)，隨著鋼中時(shí)，隨著鋼中含碳量的增多，生成的氧化皮將減少。這是因?yàn)楹剂扛邥r(shí)含碳量的增多，生成的氧化皮將減少。這是因?yàn)楹剂扛邥r(shí)，鋼表面氧化過(guò)程中生成了，鋼表面氧化過(guò)程中生成了COCO，可削弱氧化性對(duì)鋼表面的作，可削弱氧化性對(duì)鋼表面的作用。

17、還有一些用。還有一些金屬元素金屬元素，如，如CrCr、NiNi、AlAl、MoMo等，它們?cè)诮饘俚龋鼈冊(cè)诮饘俦砻嫘纬闪死喂叹o密的薄膜，膨脹系數(shù)和鋼幾乎一致，加熱表面形成了牢固緊密的薄膜，膨脹系數(shù)和鋼幾乎一致，加熱過(guò)程中不易脫落，阻止了氧向內(nèi)部擴(kuò)散，因此能防止鋼表面過(guò)程中不易脫落，阻止了氧向內(nèi)部擴(kuò)散，因此能防止鋼表面繼續(xù)氧化，薄膜起保護(hù)作用，特別是鋼中含繼續(xù)氧化，薄膜起保護(hù)作用，特別是鋼中含CrCr及及NiNi的量大于的量大于13%20%13%20%時(shí)，幾乎不產(chǎn)生氧化。時(shí)，幾乎不產(chǎn)生氧化。 鋼的相對(duì)表面積（表面積與質(zhì)量之比）愈大時(shí)，則氧化鋼的相對(duì)表面積（表面積與質(zhì)量之比）愈大時(shí)，則氧化皮愈多。

18、皮愈多。Seite 20 氧化皮的危害：氧化皮的危害： 造成鋼材的燒損造成鋼材的燒損 燒損量一般為燒損量一般為35%35%。( (與火次有關(guān)與火次有關(guān)，一次為，一次為1.53.0%)1.53.0%) 模鍛時(shí)氧化皮壓入鍛件內(nèi)模鍛時(shí)氧化皮壓入鍛件內(nèi) 降低表面質(zhì)量和尺寸精降低表面質(zhì)量和尺寸精度。度。 氧化皮質(zhì)脆而硬，加劇模具磨損。氧化皮質(zhì)脆而硬，加劇模具磨損。 氧化皮在爐底燒結(jié)成塊，降低爐襯壽命。氧化皮在爐底燒結(jié)成塊，降低爐襯壽命。因此要采取措施減少或消除金屬的氧化燒損。因此要采取措施減少或消除金屬的氧化燒損。Seite 21防止措施：防止措施： 在保證鍛件質(zhì)量的前提下，盡量采用在保證鍛件質(zhì)量的前提

19、下，盡量采用快速加熱，縮短加熱時(shí)間。快速加熱，縮短加熱時(shí)間。 在燃料完全燃燒的條件下，避免氧氣在燃料完全燃燒的條件下，避免氧氣過(guò)剩，并減少燃料的水分。過(guò)剩，并減少燃料的水分。 采用少無(wú)氧化加熱。采用少無(wú)氧化加熱。Seite 22二、脫碳二、脫碳 鋼在高溫加熱時(shí)，表層中的碳與爐氣中的氧化鋼在高溫加熱時(shí)，表層中的碳與爐氣中的氧化性氣體（如性氣體（如O O2 2、COCO2 2、H H2 2O O等）及某些還原性氣體（如等）及某些還原性氣體（如H H2 2）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成甲烷或一氧化碳，造成）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成甲烷或一氧化碳，造成鋼鋼料表層的含碳量減少料表層的含碳量減少，這種現(xiàn)象稱為脫碳。，這種

20、現(xiàn)象稱為脫碳。 FeFe3 3C CH H2 2O3FeO3FeCOCOH H2 2 Fe Fe3 3C CCOCO2 23Fe3Fe2CO2CO 2Fe 2Fe3 3C CO O2 26Fe6Fe2CO2CO Fe Fe3 3C C2H2H2 23Fe3FeCHCH4 4Seite 23脫碳的脫碳的組織特征組織特征：脫碳層由于碳被氧化，反映在金相組織上是表層滲碳脫碳層由于碳被氧化，反映在金相組織上是表層滲碳體體(Fe(Fe3 3C)C)的數(shù)量減少；的數(shù)量減少；反映到化學(xué)成分上是表層的含碳量比內(nèi)部明顯降低。反映到化學(xué)成分上是表層的含碳量比內(nèi)部明顯降低。Seite 24影響鋼脫碳的因素：與氧化類

21、似影響鋼脫碳的因素：與氧化類似 爐氣成分爐氣成分 脫碳能力最強(qiáng)的是脫碳能力最強(qiáng)的是H H2 2O(O(汽汽) )、其次、其次是是COCO2 2和和O O2 2，較弱是，較弱是H H2 2。 加熱溫度加熱溫度 加熱時(shí)間越長(zhǎng)，脫碳越嚴(yán)重。加熱時(shí)間越長(zhǎng)，脫碳越嚴(yán)重。 加熱時(shí)間加熱時(shí)間 時(shí)間越長(zhǎng)，脫碳層越厚。時(shí)間越長(zhǎng)，脫碳層越厚。 化學(xué)成分化學(xué)成分 是內(nèi)因，鋼中含碳量越高則脫碳傾是內(nèi)因，鋼中含碳量越高則脫碳傾向越大。向越大。W W、AlAl、CoCo等元素使脫碳增加，而等元素使脫碳增加，而CrCr、MnMn能阻止脫碳，能阻止脫碳，SiSi、NiNi和和V V對(duì)鋼的脫碳沒(méi)有影響。對(duì)鋼的脫碳沒(méi)有影響。Se

22、ite 25脫碳使鍛件：表面強(qiáng)度降低脫碳使鍛件：表面強(qiáng)度降低 耐磨性降低耐磨性降低 疲勞強(qiáng)度降低疲勞強(qiáng)度降低 可鍛性降低，熱處理時(shí)可可鍛性降低，熱處理時(shí)可能發(fā)生開(kāi)裂能發(fā)生開(kāi)裂Seite 26三、金屬加熱過(guò)程中的過(guò)熱三、金屬加熱過(guò)程中的過(guò)熱(over heat)(over heat)當(dāng)金屬加熱溫度過(guò)高、加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起晶粒粗大當(dāng)金屬加熱溫度過(guò)高、加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起晶粒粗大的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為“過(guò)熱過(guò)熱”。晶粒開(kāi)始急劇長(zhǎng)大的溫度叫過(guò)熱溫度。晶粒開(kāi)始急劇長(zhǎng)大的溫度叫過(guò)熱溫度。鋼中元素如鋼中元素如C C、MnMn、S S、P P等會(huì)增加其過(guò)熱傾向，而等會(huì)增加其過(guò)熱傾向，而TiTi、W W、V V、N

23、 N等元素可減小鋼的過(guò)熱傾向。等元素可減小鋼的過(guò)熱傾向。Seite 27 過(guò)熱的危害過(guò)熱的危害u碳鋼出現(xiàn)魏氏組織；馬氏體鋼組織為粗針狀，出現(xiàn)過(guò)多碳鋼出現(xiàn)魏氏組織；馬氏體鋼組織為粗針狀，出現(xiàn)過(guò)多的的鐵素體；鐵素體；u工模具鋼出現(xiàn)萘狀斷口；合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、高速鋼工模具鋼出現(xiàn)萘狀斷口；合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、高速鋼、彈簧鋼、軸承鋼等除奧氏體晶粒粗大外，還有異相質(zhì)點(diǎn)、彈簧鋼、軸承鋼等除奧氏體晶粒粗大外，還有異相質(zhì)點(diǎn)沿晶界析出，呈連續(xù)網(wǎng)狀分布，使晶界變脆。沿晶界析出，呈連續(xù)網(wǎng)狀分布，使晶界變脆。實(shí)踐證明，過(guò)熱對(duì)金屬鍛造過(guò)程影響并不大，甚至過(guò)熱得實(shí)踐證明，過(guò)熱對(duì)金屬鍛造過(guò)程影響并不大，甚至過(guò)熱得較嚴(yán)重的鋼

24、材，只要沒(méi)有過(guò)燒，在足夠大的變形程度下，較嚴(yán)重的鋼材，只要沒(méi)有過(guò)燒，在足夠大的變形程度下，晶粒粗大的組織一般晶粒粗大的組織一般可以消除可以消除。Seite 28過(guò)熱有不穩(wěn)定過(guò)熱和穩(wěn)定過(guò)熱：過(guò)熱有不穩(wěn)定過(guò)熱和穩(wěn)定過(guò)熱： 不穩(wěn)定過(guò)熱不穩(wěn)定過(guò)熱 由于單純?cè)邷貖W氏體晶粒粗大形成由于單純?cè)邷貖W氏體晶粒粗大形成的過(guò)熱。一般可用熱處理的方法消除。（如正火、高溫的過(guò)熱。一般可用熱處理的方法消除。（如正火、高溫回火、擴(kuò)散退火、快速升溫、快速冷卻）回火、擴(kuò)散退火、快速升溫、快速冷卻） 穩(wěn)定過(guò)熱穩(wěn)定過(guò)熱 鋼過(guò)熱后，除原高溫奧氏體晶粒粗大鋼過(guò)熱后，除原高溫奧氏體晶粒粗大外，沿奧氏體晶界大量析出第二相（包括雜質(zhì)元素

25、組成外，沿奧氏體晶界大量析出第二相（包括雜質(zhì)元素組成的化合物如硫化物、碳化物、氮化物等）質(zhì)點(diǎn)或薄膜，的化合物如硫化物、碳化物、氮化物等）質(zhì)點(diǎn)或薄膜，這種過(guò)熱用一般熱處理方法很難消除，稱為穩(wěn)定過(guò)熱。這種過(guò)熱用一般熱處理方法很難消除，稱為穩(wěn)定過(guò)熱。Seite 29 防止措施防止措施 嚴(yán)格控制金屬加熱溫度，縮短高溫保溫時(shí)間；嚴(yán)格控制金屬加熱溫度，縮短高溫保溫時(shí)間；鍛造時(shí)應(yīng)保證足夠大的變形量。鍛造時(shí)應(yīng)保證足夠大的變形量。Seite 30四、過(guò)燒四、過(guò)燒(burning)(burning)當(dāng)坯料加熱到接近其熔化溫度，并在此溫當(dāng)坯料加熱到接近其熔化溫度，并在此溫度下保留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，將出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象。度下保留

26、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，將出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象。金屬過(guò)燒后，晶粒粗大，晶界熔化，金屬過(guò)燒后，晶粒粗大，晶界熔化，形成氧化物，出現(xiàn)裂紋。形成氧化物，出現(xiàn)裂紋。部分鋼的過(guò)燒溫度見(jiàn)表部分鋼的過(guò)燒溫度見(jiàn)表3-23-2。Seite 31 過(guò)燒的危害過(guò)燒的危害 鋼斷面呈淺灰蘭色，無(wú)金屬光澤；表面粗鋼斷面呈淺灰蘭色，無(wú)金屬光澤；表面粗糙；晶粒粗大類似豆腐渣狀；一鍛即裂。糙；晶粒粗大類似豆腐渣狀；一鍛即裂。嚴(yán)重過(guò)燒的鋼，只能報(bào)廢回爐重新冶煉。嚴(yán)重過(guò)燒的鋼，只能報(bào)廢回爐重新冶煉。局部過(guò)燒的鋼，當(dāng)制造不太重要的零件時(shí)，可以將過(guò)燒部局部過(guò)燒的鋼，當(dāng)制造不太重要的零件時(shí)，可以將過(guò)燒部分切去，其余部分還可使用。分切去，其余部分還可使用。

27、防止措施防止措施 嚴(yán)格控制加熱溫度，特別要控制高溫停留時(shí)嚴(yán)格控制加熱溫度，特別要控制高溫停留時(shí)間及出爐溫度。間及出爐溫度。Seite 32五、金屬加熱時(shí)導(dǎo)熱、導(dǎo)溫性的變化五、金屬加熱時(shí)導(dǎo)熱、導(dǎo)溫性的變化1 1、導(dǎo)溫性、導(dǎo)溫性在加熱在加熱( (或冷卻或冷卻) )時(shí)溫度在金屬內(nèi)部的傳播能力。時(shí)溫度在金屬內(nèi)部的傳播能力。2 2、導(dǎo)溫性對(duì)加熱速度的影響、導(dǎo)溫性對(duì)加熱速度的影響 導(dǎo)溫性好，溫度傳播的速度快，坯料內(nèi)導(dǎo)溫性好，溫度傳播的速度快，坯料內(nèi)的瞬時(shí)溫差就小，因溫差造成的膨脹差和溫度應(yīng)力也小，從而可允許較的瞬時(shí)溫差就小，因溫差造成的膨脹差和溫度應(yīng)力也小，從而可允許較快的加熱速度，坯料不致受溫度應(yīng)力而破

28、壞。反之，則可能使坯料開(kāi)裂快的加熱速度，坯料不致受溫度應(yīng)力而破壞。反之，則可能使坯料開(kāi)裂。3 3、導(dǎo)溫性的變化、導(dǎo)溫性的變化 導(dǎo)溫性用導(dǎo)溫系數(shù)導(dǎo)溫性用導(dǎo)溫系數(shù)來(lái)表示：來(lái)表示： =/(C) =/(C) 式中式中 導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)(W/(m)(W/(m)；密度密度(kg/m3)(kg/m3)； CC比熱容比熱容(J/(kg)(J/(kg)Seite 33金屬的導(dǎo)熱系數(shù)表示金屬的導(dǎo)熱能力，它金屬的導(dǎo)熱系數(shù)表示金屬的導(dǎo)熱能力，它取決于取決于金屬金屬的成分、溫度和結(jié)晶組織。在常溫下合金鋼的導(dǎo)熱系的成分、溫度和結(jié)晶組織。在常溫下合金鋼的導(dǎo)熱系數(shù)低于相應(yīng)碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)；當(dāng)合金元素的數(shù)目和份數(shù)低于相應(yīng)碳鋼的導(dǎo)

29、熱系數(shù)；當(dāng)合金元素的數(shù)目和份量增加時(shí)，其差別越懸殊。在升溫時(shí)，碳鋼的導(dǎo)熱系量增加時(shí)，其差別越懸殊。在升溫時(shí)，碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)減小，合金鋼的導(dǎo)熱系數(shù)略有增加，但高于數(shù)減小，合金鋼的導(dǎo)熱系數(shù)略有增加，但高于900900以后，各種鋼的導(dǎo)熱系數(shù)趨于一致。以后，各種鋼的導(dǎo)熱系數(shù)趨于一致。 Seite 34由于金屬的導(dǎo)熱系數(shù)、密度和比熱都與溫度有關(guān)，因由于金屬的導(dǎo)熱系數(shù)、密度和比熱都與溫度有關(guān)，因此金屬的導(dǎo)溫系數(shù)也隨溫度而變。此金屬的導(dǎo)溫系數(shù)也隨溫度而變。與導(dǎo)熱系數(shù)的變化有點(diǎn)相似，在高溫階段，各種鋼的與導(dǎo)熱系數(shù)的變化有點(diǎn)相似，在高溫階段，各種鋼的導(dǎo)溫系數(shù)趨于一致。盡管這時(shí)的導(dǎo)溫性不好，但因這導(dǎo)溫系數(shù)趨于一致

30、。盡管這時(shí)的導(dǎo)溫性不好，但因這時(shí)的塑性好，加熱引起的內(nèi)應(yīng)力并無(wú)危險(xiǎn)，所以在時(shí)的塑性好，加熱引起的內(nèi)應(yīng)力并無(wú)危險(xiǎn)，所以在高高溫階段溫階段，各類鋼均可快速加熱。，各類鋼均可快速加熱。Seite 35六、裂紋六、裂紋(crack)(crack)裂紋是由鋼在加熱過(guò)程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力引起的。裂紋是由鋼在加熱過(guò)程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力引起的。根據(jù)其形成的原因，有溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力、殘余應(yīng)根據(jù)其形成的原因，有溫度應(yīng)力、組織應(yīng)力、殘余應(yīng)力。力。1. 1. 溫度應(yīng)力溫度應(yīng)力 鋼錠或鋼材在加熱過(guò)程中，由于表面溫度高于中鋼錠或鋼材在加熱過(guò)程中，由于表面溫度高于中心溫度，出現(xiàn)溫差，從而必將引起外層與心部的膨脹不均勻，心溫度

31、，出現(xiàn)溫差，從而必將引起外層與心部的膨脹不均勻，這樣產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力稱為溫度應(yīng)力（也稱熱應(yīng)力），在溫度高的這樣產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力稱為溫度應(yīng)力（也稱熱應(yīng)力），在溫度高的表層部分，因其膨脹受到中心部分約束，所引起的溫度應(yīng)力為表層部分，因其膨脹受到中心部分約束，所引起的溫度應(yīng)力為壓應(yīng)力。而中心部分則相反，為拉應(yīng)力。壓應(yīng)力。而中心部分則相反，為拉應(yīng)力。Seite 36溫度應(yīng)力的大小與材料性質(zhì)、斷面溫差有關(guān)。而斷面溫度應(yīng)力的大小與材料性質(zhì)、斷面溫差有關(guān)。而斷面溫差又取決于金屬的導(dǎo)熱性、斷面尺寸、加熱速度和溫差又取決于金屬的導(dǎo)熱性、斷面尺寸、加熱速度和溫度頭溫度頭（temperature headtemperatu

32、re head爐溫與坯料表面溫度爐溫與坯料表面溫度之差）。之差）。如果金屬的導(dǎo)熱性差、斷面尺寸大、加熱速度快、溫如果金屬的導(dǎo)熱性差、斷面尺寸大、加熱速度快、溫度頭又大，則斷面溫差就大，因而溫度應(yīng)力也大。反度頭又大，則斷面溫差就大，因而溫度應(yīng)力也大。反之溫度應(yīng)力則小。所以，在加熱斷面尺寸大的大型鋼之溫度應(yīng)力則小。所以，在加熱斷面尺寸大的大型鋼錠和導(dǎo)溫性差的高合金鋼時(shí)，由于會(huì)產(chǎn)生較大的溫度錠和導(dǎo)溫性差的高合金鋼時(shí)，由于會(huì)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，低溫階段必須緩慢加熱。應(yīng)力，低溫階段必須緩慢加熱。 Seite 372. 2. 組織應(yīng)力組織應(yīng)力 具有固態(tài)相變的鋼，在加熱時(shí)表層具有固態(tài)相變的鋼，在加熱時(shí)表層先

33、發(fā)生相變，內(nèi)層后發(fā)生相變，相變前后組織的比先發(fā)生相變，內(nèi)層后發(fā)生相變，相變前后組織的比容發(fā)生變化，這樣引起的內(nèi)應(yīng)力為組織應(yīng)力。容發(fā)生變化，這樣引起的內(nèi)應(yīng)力為組織應(yīng)力。在鋼料加熱過(guò)程中，組織應(yīng)力沒(méi)有危險(xiǎn)性。在鋼料加熱過(guò)程中，組織應(yīng)力沒(méi)有危險(xiǎn)性。防止方法：防止方法：低溫裝爐、分段加熱低溫裝爐、分段加熱 （裝爐溫度控制在（裝爐溫度控制在600以下，以較慢以下，以較慢 的速度加熱到的速度加熱到600左右，經(jīng)一段左右，經(jīng)一段 時(shí)間保溫，使內(nèi)外溫度均勻后再快速時(shí)間保溫，使內(nèi)外溫度均勻后再快速 加熱到始鍛溫度）加熱到始鍛溫度） Seite 383-3 3-3 鍛造溫度范圍的確定鍛造溫度范圍的確定鍛造溫度范圍

34、鍛造溫度范圍是指金屬開(kāi)始鍛造溫度（始是指金屬開(kāi)始鍛造溫度（始鍛溫度）和結(jié)束鍛造溫度（終鍛溫度）之鍛溫度）和結(jié)束鍛造溫度（終鍛溫度）之間的一段溫度區(qū)間。間的一段溫度區(qū)間。 始鍛溫度終鍛溫度始鍛溫度終鍛溫度Seite 39確定鍛造溫度范圍的確定鍛造溫度范圍的基本原則基本原則是：是：要求金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有良好的塑性要求金屬在鍛造溫度范圍內(nèi)具有良好的塑性和較低的變形抗力；能鍛出優(yōu)質(zhì)鍛件和較低的變形抗力；能鍛出優(yōu)質(zhì)鍛件( (所需所需的組織性能的組織性能) )；鍛造溫度范圍盡可能寬些，；鍛造溫度范圍盡可能寬些，以便減少加熱火次，提高生產(chǎn)效率。以便減少加熱火次，提高生產(chǎn)效率。Seite 40確定鍛造溫

35、度范圍的確定鍛造溫度范圍的基本方法基本方法是：是：運(yùn)用合金相圖、塑性圖、抗力圖和再結(jié)晶圖等，運(yùn)用合金相圖、塑性圖、抗力圖和再結(jié)晶圖等，從塑性、變形抗力和鍛件的組織性能三個(gè)方面進(jìn)從塑性、變形抗力和鍛件的組織性能三個(gè)方面進(jìn)行綜合分析，確定出合理的鍛造溫度范圍，并在行綜合分析，確定出合理的鍛造溫度范圍，并在生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)行驗(yàn)證和修改。生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)行驗(yàn)證和修改。Seite 41 合金相圖合金相圖 能直觀地表示出合金系中各種成分的合金在不能直觀地表示出合金系中各種成分的合金在不同溫度區(qū)間的相組成情況。一般單相組織比多相的塑性好、同溫度區(qū)間的相組成情況。一般單相組織比多相的塑性好、抗力低，所以鍛造時(shí)應(yīng)盡可能

36、使合金處于單相狀態(tài)。所以首抗力低，所以鍛造時(shí)應(yīng)盡可能使合金處于單相狀態(tài)。所以首先應(yīng)按相圖初選鍛造溫度范圍。先應(yīng)按相圖初選鍛造溫度范圍。 從保證變形金屬具有較高可鍛性出發(fā)，運(yùn)用從保證變形金屬具有較高可鍛性出發(fā)，運(yùn)用塑性圖和抗力塑性圖和抗力圖圖來(lái)確定合適的鍛造溫度范圍。來(lái)確定合適的鍛造溫度范圍。 再結(jié)晶圖再結(jié)晶圖 表示變形溫度、變形程度與鍛件晶粒尺寸之間表示變形溫度、變形程度與鍛件晶粒尺寸之間的關(guān)系，是通過(guò)試驗(yàn)測(cè)繪的。它對(duì)確定最后一道變形工序的的關(guān)系，是通過(guò)試驗(yàn)測(cè)繪的。它對(duì)確定最后一道變形工序的鍛造溫度、變形程度具有重要的參考價(jià)值。鍛造溫度、變形程度具有重要的參考價(jià)值。Seite 42以以碳鋼碳鋼

37、為例：為例： 1) 1) 始鍛溫度的確定始鍛溫度的確定 應(yīng)保證鋼不產(chǎn)生應(yīng)保證鋼不產(chǎn)生過(guò)熱和過(guò)燒。一般應(yīng)低于鐵碳平衡圖的固過(guò)熱和過(guò)燒。一般應(yīng)低于鐵碳平衡圖的固相線相線150250150250。始鍛溫度隨含碳量的增加。始鍛溫度隨含碳量的增加而降低而降低 2) 2) 終鍛溫度的確定終鍛溫度的確定 既要保證金屬在既要保證金屬在終鍛前具有足夠的塑性，終鍛前具有足夠的塑性， 又要使鍛件能獲又要使鍛件能獲得良好的組織性能。因此，得良好的組織性能。因此，終鍛溫度應(yīng)高終鍛溫度應(yīng)高于再結(jié)晶溫度，于再結(jié)晶溫度，以保證鍛后再結(jié)晶完全，以保證鍛后再結(jié)晶完全，使鍛件得到細(xì)晶粒的再結(jié)晶組織。但過(guò)高使鍛件得到細(xì)晶粒的再結(jié)晶組

38、織。但過(guò)高會(huì)使鍛件在冷卻過(guò)程中晶粒繼續(xù)長(zhǎng)大，因會(huì)使鍛件在冷卻過(guò)程中晶粒繼續(xù)長(zhǎng)大，因而降低機(jī)械性能，尤其是沖擊韌性降低更而降低機(jī)械性能，尤其是沖擊韌性降低更多。因此，必須通過(guò)相圖和再結(jié)晶圖綜合多。因此，必須通過(guò)相圖和再結(jié)晶圖綜合分析。通過(guò)鐵碳相圖可以分析碳鋼的情況分析。通過(guò)鐵碳相圖可以分析碳鋼的情況。Seite 433)3)從保證最小的從保證最小的變形抗力變形抗力出發(fā)，根據(jù)抗力圖來(lái)確定合出發(fā)，根據(jù)抗力圖來(lái)確定合適的鍛造溫度范圍。如果設(shè)備噸位夠，在保證鍛件質(zhì)適的鍛造溫度范圍。如果設(shè)備噸位夠，在保證鍛件質(zhì)量和塑性的前提下，抗力一般不予考慮。然而對(duì)于耐量和塑性的前提下，抗力一般不予考慮。然而對(duì)于耐熱合

39、金之類，由于溫度的稍許下降，會(huì)導(dǎo)致變形抗力熱合金之類，由于溫度的稍許下降，會(huì)導(dǎo)致變形抗力的急劇增加，甚至硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，出現(xiàn)冷變形或混合的急劇增加，甚至硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，出現(xiàn)冷變形或混合變形機(jī)構(gòu)，這時(shí)，在確定鍛造溫度范圍時(shí)，變形抗力變形機(jī)構(gòu)，這時(shí)，在確定鍛造溫度范圍時(shí)，變形抗力應(yīng)予以足夠的重視。應(yīng)予以足夠的重視。Seite 44火火 色色溫度（溫度（）火火 色色溫度（溫度（）暗棕色暗棕色520580520580亮紅色亮紅色830880830880棕紅色棕紅色580650580650橘黃色橘黃色88010508801050暗紅色暗紅色650750650750橙黃色橙黃色1050115010501150

40、暗櫻紅色暗櫻紅色750780750780亮黃色亮黃色1150125011501250櫻桃色櫻桃色780800780800白白 色色1250132012501320亮桃紅色亮桃紅色800830800830 實(shí)際生產(chǎn)中，隨溫度的不同，鋼材對(duì)外表現(xiàn)出不同的顏色，實(shí)際生產(chǎn)中，隨溫度的不同，鋼材對(duì)外表現(xiàn)出不同的顏色，鍛造時(shí)即可以根據(jù)鋼材的顏色大致估計(jì)其溫度，稱為鍛造時(shí)即可以根據(jù)鋼材的顏色大致估計(jì)其溫度，稱為“看火看火色色” 表表3-63-6 鋼材火色和溫度鋼材火色和溫度Seite 45牌號(hào)牌號(hào)始鍛溫度始鍛溫度終鍛溫度終鍛溫度低碳鋼低碳鋼1250125075075045451200 1200 800800

41、T12A T12A 1150115083083065Mn65Mn12001200830830GCr15 GCr15 11501150850850Cr12MoVCr12MoV10501050900900W18Cr4VW18Cr4V11001100900900 在保證不出現(xiàn)加熱缺陷的前提下，始鍛溫度應(yīng)盡量取高一些；在保證不出現(xiàn)加熱缺陷的前提下，始鍛溫度應(yīng)盡量取高一些；在保證塑性足夠的前提下，終鍛溫度應(yīng)盡可能定低一些在保證塑性足夠的前提下，終鍛溫度應(yīng)盡可能定低一些 常用鋼材的鍛造溫度范圍常用鋼材的鍛造溫度范圍Seite 463-4 3-4 金屬加熱規(guī)范金屬加熱規(guī)范加熱規(guī)范加熱規(guī)范，就是金屬坯料從裝爐

42、開(kāi)始到加熱完了整個(gè)，就是金屬坯料從裝爐開(kāi)始到加熱完了整個(gè)過(guò)程中，對(duì)爐溫和坯料溫度隨時(shí)間變化的規(guī)定。過(guò)程中，對(duì)爐溫和坯料溫度隨時(shí)間變化的規(guī)定。為了方便和清晰起見(jiàn)，加熱規(guī)范是采用為了方便和清晰起見(jiàn)，加熱規(guī)范是采用爐溫爐溫- -時(shí)間時(shí)間的的變化曲線（又稱加熱曲線或爐溫曲線）來(lái)表示。變化曲線（又稱加熱曲線或爐溫曲線）來(lái)表示。如表如表3-43-4所示，加熱規(guī)范有：一段、二段、三段、四所示，加熱規(guī)范有：一段、二段、三段、四段及五段之分。段及五段之分。Seite 47一、制訂加熱規(guī)范的原則和方法一、制訂加熱規(guī)范的原則和方法 1 1內(nèi)容內(nèi)容：裝料時(shí)的爐溫、加熱各個(gè)階段爐子的升溫速度：裝料時(shí)的爐溫、加熱各個(gè)階段

43、爐子的升溫速度、各個(gè)階段的加熱（保溫）時(shí)間和總的加熱時(shí)間、最終的加、各個(gè)階段的加熱（保溫）時(shí)間和總的加熱時(shí)間、最終的加熱溫度和允許的加熱不均勻性、允許的溫度頭等。熱溫度和允許的加熱不均勻性、允許的溫度頭等。 2 2加熱規(guī)范原則加熱規(guī)范原則：要保證金屬在加熱過(guò)程中不產(chǎn)生裂：要保證金屬在加熱過(guò)程中不產(chǎn)生裂紋、過(guò)熱、過(guò)燒和熔化現(xiàn)象，加熱要均勻，氧化脫碳少，加紋、過(guò)熱、過(guò)燒和熔化現(xiàn)象，加熱要均勻，氧化脫碳少，加熱時(shí)間短和節(jié)省燃料等。即保證高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗。熱時(shí)間短和節(jié)省燃料等。即保證高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低消耗。Seite 483 3核心問(wèn)題核心問(wèn)題：確定金屬在整個(gè)加熱過(guò)程中不同階：確定金屬在整個(gè)加熱過(guò)程中不

44、同階段的加熱溫度、加熱速度和加熱（保溫）時(shí)間。段的加熱溫度、加熱速度和加熱（保溫）時(shí)間。通常可將加熱過(guò)程分為預(yù)熱、加熱、均熱三個(gè)階通常可將加熱過(guò)程分為預(yù)熱、加熱、均熱三個(gè)階段。預(yù)熱階段主要是規(guī)定裝料時(shí)的爐溫；加熱階段。預(yù)熱階段主要是規(guī)定裝料時(shí)的爐溫；加熱階段關(guān)鍵是正確選擇升溫加熱速度；均熱階段則應(yīng)段關(guān)鍵是正確選擇升溫加熱速度；均熱階段則應(yīng)保證金屬溫度均勻，給定保溫時(shí)間。保證金屬溫度均勻，給定保溫時(shí)間。Seite 49 （一）（一）裝爐溫度裝爐溫度 避免溫度應(yīng)力過(guò)大引起裂紋。對(duì)避免溫度應(yīng)力過(guò)大引起裂紋。對(duì)導(dǎo)溫性好和斷面尺寸小的坯料，裝料爐溫不受限制。導(dǎo)溫性好和斷面尺寸小的坯料，裝料爐溫不受限制。

45、而相反，對(duì)于導(dǎo)溫性較差和斷面尺寸大的坯料就應(yīng)該而相反，對(duì)于導(dǎo)溫性較差和斷面尺寸大的坯料就應(yīng)該限制裝料爐溫了。因?yàn)樵陂_(kāi)始預(yù)熱階段，鋼料溫度低限制裝料爐溫了。因?yàn)樵陂_(kāi)始預(yù)熱階段，鋼料溫度低、塑性差，而且在、塑性差，而且在200400200400范圍內(nèi)存在藍(lán)脆區(qū)，對(duì)范圍內(nèi)存在藍(lán)脆區(qū)，對(duì)于冷鋼錠和大型鋼坯，裝料爐溫一般在于冷鋼錠和大型鋼坯，裝料爐溫一般在350650350650，因?yàn)樵谶@個(gè)溫度范圍內(nèi)，塑性指標(biāo)因?yàn)樵谶@個(gè)溫度范圍內(nèi)，塑性指標(biāo)、顯著提高，顯著提高，而且還應(yīng)在此溫度進(jìn)行保溫；高錳鋼易出現(xiàn)裂紋，裝而且還應(yīng)在此溫度進(jìn)行保溫；高錳鋼易出現(xiàn)裂紋，裝料爐溫為料爐溫為400450400450。Seite

46、 50鋼料斷面最大允許溫差鋼料斷面最大允許溫差 的計(jì)算公式見(jiàn)書(shū)上的計(jì)算公式見(jiàn)書(shū)上， 根據(jù)計(jì)算的根據(jù)計(jì)算的 和金屬坯料的熱阻和金屬坯料的熱阻R/(R/(坯坯料半徑料半徑/ /導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)) )對(duì)照?qǐng)D對(duì)照?qǐng)D3-133-13就可得到允許的裝就可得到允許的裝爐溫度。圖爐溫度。圖3-133-13中是理論計(jì)算值，并且此法結(jié)果中是理論計(jì)算值，并且此法結(jié)果偏低，可查圖偏低，可查圖3-143-14的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)圖表修正。的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)圖表修正。Seite 51（二）（二）加熱速度加熱速度 金屬加熱速度是指加熱時(shí)溫度升高的快慢。通常是金屬加熱速度是指加熱時(shí)溫度升高的快慢。通常是指金屬表面溫度的升高的速度，單位指金屬表

47、面溫度的升高的速度，單位/h/h，也可用，也可用單位時(shí)間內(nèi)加熱的厚度來(lái)表示，也就是金屬截面熱單位時(shí)間內(nèi)加熱的厚度來(lái)表示，也就是金屬截面熱透的程度，單位透的程度，單位mm/minmm/min。Seite 52在加熱規(guī)范中有兩種不同的加熱速度：在加熱規(guī)范中有兩種不同的加熱速度：1 1、技術(shù)上可能的加熱速度，、技術(shù)上可能的加熱速度，2 2、金屬允許的加熱速度。、金屬允許的加熱速度。前者為爐子本身可能達(dá)到的加熱速度。后者為保證坯料前者為爐子本身可能達(dá)到的加熱速度。后者為保證坯料加熱質(zhì)量及完整性所允許的加熱速度，它取決于溫度應(yīng)加熱質(zhì)量及完整性所允許的加熱速度，它取決于溫度應(yīng)力的限制。而溫度應(yīng)力又與金屬的

48、導(dǎo)熱性、力學(xué)性能、力的限制。而溫度應(yīng)力又與金屬的導(dǎo)熱性、力學(xué)性能、坯料尺寸有關(guān)。坯料尺寸有關(guān)。Seite 53對(duì)于導(dǎo)溫性好、斷面尺寸小的鋼料，其允許的加熱速對(duì)于導(dǎo)溫性好、斷面尺寸小的鋼料，其允許的加熱速度很大，即使?fàn)t子按最大可能的加熱速度加熱，也不度很大，即使?fàn)t子按最大可能的加熱速度加熱，也不可能達(dá)到坯料允許的加熱速度，因此，對(duì)于這類金屬可能達(dá)到坯料允許的加熱速度，因此，對(duì)于這類金屬，如碳素鋼和有色金屬，其斷面小于，如碳素鋼和有色金屬，其斷面小于200mm200mm時(shí)，根本時(shí)，根本不用考慮允許的加熱速度。不用考慮允許的加熱速度。Seite 54然而相反，對(duì)于導(dǎo)溫性差、斷面尺寸大的鋼料，然而相反

49、，對(duì)于導(dǎo)溫性差、斷面尺寸大的鋼料，允許的加熱速度小，在低溫區(qū)應(yīng)不能超過(guò)它自身允許的加熱速度小，在低溫區(qū)應(yīng)不能超過(guò)它自身允許的加熱速度，當(dāng)爐溫超過(guò)允許的加熱速度，當(dāng)爐溫超過(guò)700850 700850 時(shí)，可時(shí)，可按最大允許的加熱速度加熱。按最大允許的加熱速度加熱。Seite 55怎么樣來(lái)提高加熱速度呢？怎么樣來(lái)提高加熱速度呢？ 影響加熱速度的主要因素是爐溫，確切地影響加熱速度的主要因素是爐溫，確切地說(shuō)是爐溫和金屬表面的溫度差，即說(shuō)是爐溫和金屬表面的溫度差，即溫度頭溫度頭。 當(dāng)爐溫愈高，溫差愈大，則金屬得到的當(dāng)爐溫愈高，溫差愈大，則金屬得到的熱量愈多，加熱速度也就愈快。熱量愈多，加熱速度也就愈快。

50、Seite 56因此，提高加熱速度的措施有：因此，提高加熱速度的措施有： 提高爐溫，采用快速加熱；提高爐溫，采用快速加熱； 合理布排爐內(nèi)金屬，盡可能多面加熱；合理布排爐內(nèi)金屬，盡可能多面加熱； 合理設(shè)計(jì)爐膛尺寸，特別是爐膛高度，造成合理設(shè)計(jì)爐膛尺寸，特別是爐膛高度，造成爐內(nèi)強(qiáng)烈循環(huán)，增加輻射和對(duì)流換熱等。爐內(nèi)強(qiáng)烈循環(huán)，增加輻射和對(duì)流換熱等。 生產(chǎn)中常采用生產(chǎn)中常采用提高溫度頭提高溫度頭的辦法來(lái)提高加熱速度的辦法來(lái)提高加熱速度。Seite 57（三）（三）均熱保溫均熱保溫 在五段加熱中有三段保溫平臺(tái)，見(jiàn)圖在五段加熱中有三段保溫平臺(tái)，見(jiàn)圖3-123-12：（：（）裝爐）裝爐溫度下保溫、（溫度下保溫

51、、（）700800700800保溫、（保溫、（）鍛造溫度下的）鍛造溫度下的保溫保溫( (均熱保溫通常對(duì)此而言均熱保溫通常對(duì)此而言) )。這三段保溫目的如下：。這三段保溫目的如下： 在裝爐溫度下保溫（在裝爐溫度下保溫（）目的是：因在）目的是：因在550650550650以前以前，鋼的塑性較差，可能由于溫度應(yīng)力引起破裂。所以其目的，鋼的塑性較差，可能由于溫度應(yīng)力引起破裂。所以其目的是防止金屬在加熱過(guò)程中因溫度應(yīng)力而引起破壞。是防止金屬在加熱過(guò)程中因溫度應(yīng)力而引起破壞。Seite 58（）段目的是為了減少第一期加熱后鋼料斷面上的）段目的是為了減少第一期加熱后鋼料斷面上的溫差，從而減少鋼料斷面內(nèi)的溫度

52、應(yīng)力和使鍛造溫度溫差，從而減少鋼料斷面內(nèi)的溫度應(yīng)力和使鍛造溫度下的保溫時(shí)間不至過(guò)長(zhǎng)。對(duì)于幾何尺寸較大的、具有下的保溫時(shí)間不至過(guò)長(zhǎng)。對(duì)于幾何尺寸較大的、具有相變的鋼，更需要第二段保溫。相變的鋼，更需要第二段保溫。Seite 59（）段保溫目的除了減少坯料斷面上的溫差以使溫）段保溫目的除了減少坯料斷面上的溫差以使溫度均勻外，還可借高溫?cái)U(kuò)散作用使鋼料組織均勻化。度均勻外，還可借高溫?cái)U(kuò)散作用使鋼料組織均勻化。這樣不但有利于鍛造均勻變形，而且還能提高鋼的塑這樣不但有利于鍛造均勻變形，而且還能提高鋼的塑性和鍛件質(zhì)量。但時(shí)間要控制好，不能太長(zhǎng)，以免引性和鍛件質(zhì)量。但時(shí)間要控制好，不能太長(zhǎng)，以免引起過(guò)熱或過(guò)燒

53、。起過(guò)熱或過(guò)燒。Seite 60（四）（四）加熱時(shí)間加熱時(shí)間是是總的加熱時(shí)間總的加熱時(shí)間，即指坯料裝爐后從開(kāi)始加熱到出爐所需，即指坯料裝爐后從開(kāi)始加熱到出爐所需要的時(shí)間，包括加熱各階段的升溫時(shí)間和保溫時(shí)間。要的時(shí)間，包括加熱各階段的升溫時(shí)間和保溫時(shí)間。確定加熱時(shí)間的方法可以按傳熱學(xué)理論計(jì)算，但在工廠中確定加熱時(shí)間的方法可以按傳熱學(xué)理論計(jì)算，但在工廠中經(jīng)常采用經(jīng)驗(yàn)公式、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)圖線確定加熱時(shí)間。經(jīng)常采用經(jīng)驗(yàn)公式、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)圖線確定加熱時(shí)間。Seite 61 總之，在制定加熱規(guī)范時(shí)，主要從鋼料的斷面尺總之，在制定加熱規(guī)范時(shí)，主要從鋼料的斷面尺寸、化學(xué)成分、及有關(guān)性能（塑性、強(qiáng)度、導(dǎo)溫性、

54、寸、化學(xué)成分、及有關(guān)性能（塑性、強(qiáng)度、導(dǎo)溫性、線膨脹系數(shù)、組織特點(diǎn)）等方面進(jìn)行綜合考慮，從而線膨脹系數(shù)、組織特點(diǎn)）等方面進(jìn)行綜合考慮，從而制定出較合理的加熱規(guī)范。制定出較合理的加熱規(guī)范。Seite 62二、鋼錠的加熱規(guī)范二、鋼錠的加熱規(guī)范 鋼錠裝爐時(shí)根據(jù)溫度的高低可分為冷錠與鋼錠裝爐時(shí)根據(jù)溫度的高低可分為冷錠與熱錠。冷、熱鋼錠的加熱工藝差別很大。熱錠。冷、熱鋼錠的加熱工藝差別很大。Seite 63 1 1冷錠加熱規(guī)范冷錠加熱規(guī)范 冷錠是指室溫下開(kāi)始裝爐的冷錠是指室溫下開(kāi)始裝爐的錠料。其加熱關(guān)鍵在于低溫階段，因冷錠塑性差，錠料。其加熱關(guān)鍵在于低溫階段，因冷錠塑性差，且內(nèi)部殘余應(yīng)力與溫度應(yīng)力同向，

55、加上各種組織缺且內(nèi)部殘余應(yīng)力與溫度應(yīng)力同向，加上各種組織缺陷造成的應(yīng)力集中，加熱不當(dāng)易產(chǎn)生裂紋。所以在陷造成的應(yīng)力集中，加熱不當(dāng)易產(chǎn)生裂紋。所以在低溫階段必須緩慢進(jìn)行，裝爐溫度不能太高。低溫階段必須緩慢進(jìn)行，裝爐溫度不能太高。Seite 64由于大型冷鋼錠因尺寸大，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也大。因此由于大型冷鋼錠因尺寸大，產(chǎn)生的溫度應(yīng)力也大。因此大型冷錠均采用二段、三段、四段或五段的分段加熱規(guī)大型冷錠均采用二段、三段、四段或五段的分段加熱規(guī)范。實(shí)例見(jiàn)圖范。實(shí)例見(jiàn)圖3-183-18和和3-193-19。 小型鋼錠因斷面尺寸小，加熱時(shí)溫度應(yīng)力不大，故小型鋼錠因斷面尺寸小，加熱時(shí)溫度應(yīng)力不大，故加熱速度可快一

56、些，可在加熱速度可快一些，可在70010007001000下裝爐。下裝爐。Seite 652 2熱錠加熱規(guī)范熱錠加熱規(guī)范 由煉鋼車(chē)間直接送到鍛壓車(chē)間，由煉鋼車(chē)間直接送到鍛壓車(chē)間，表面溫度不低于表面溫度不低于600600的鋼錠稱為熱錠。直接進(jìn)行加的鋼錠稱為熱錠。直接進(jìn)行加熱鍛造的熱鋼錠，可縮短加熱時(shí)間，節(jié)約燃料。并熱鍛造的熱鋼錠，可縮短加熱時(shí)間，節(jié)約燃料。并且可避免在低溫段加熱時(shí)所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和開(kāi)裂且可避免在低溫段加熱時(shí)所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和開(kāi)裂。由于各種鋼在高溫時(shí)，導(dǎo)熱性都很接近，所以熱錠由于各種鋼在高溫時(shí)，導(dǎo)熱性都很接近，所以熱錠的加熱規(guī)范，只取決于的加熱規(guī)范，只取決于斷面尺寸斷面尺寸，而與鋼

57、種無(wú)關(guān)。，而與鋼種無(wú)關(guān)。Seite 66三、鋼材與中小鋼坯的加熱規(guī)范三、鋼材與中小鋼坯的加熱規(guī)范 一般中小型鍛件采用鋼材與鋼坯為原材一般中小型鍛件采用鋼材與鋼坯為原材料。其特點(diǎn)是斷面尺寸小；經(jīng)過(guò)變形，強(qiáng)度和塑料。其特點(diǎn)是斷面尺寸小；經(jīng)過(guò)變形，強(qiáng)度和塑性均較高；鑄造殘余應(yīng)力已被消除。加熱時(shí)溫度性均較高；鑄造殘余應(yīng)力已被消除。加熱時(shí)溫度應(yīng)力也小。因此，可以進(jìn)行快速加熱。應(yīng)力也小。因此，可以進(jìn)行快速加熱。Seite 673-5 少無(wú)氧化加熱少無(wú)氧化加熱 燒損量小于燒損量小于0.5%0.5%的鍛前加熱為的鍛前加熱為少氧化加熱少氧化加熱。燒損量小于燒損量小于0.1%0.1%的鍛前加熱為的鍛前加熱為無(wú)氧化

58、加熱無(wú)氧化加熱。為了獲。為了獲得表面光潔和尺寸準(zhǔn)確的精鍛件，坯料在鍛前的加得表面光潔和尺寸準(zhǔn)確的精鍛件，坯料在鍛前的加熱必須是無(wú)氧化或少氧化。因此，能否實(shí)現(xiàn)坯料的熱必須是無(wú)氧化或少氧化。因此，能否實(shí)現(xiàn)坯料的少無(wú)氧化加熱是決定精鍛工藝成敗的關(guān)鍵問(wèn)題之一少無(wú)氧化加熱是決定精鍛工藝成敗的關(guān)鍵問(wèn)題之一。Seite 68實(shí)現(xiàn)少無(wú)氧化加熱常用和較快的方法有：實(shí)現(xiàn)少無(wú)氧化加熱常用和較快的方法有：快速加熱快速加熱介質(zhì)保護(hù)加熱介質(zhì)保護(hù)加熱少無(wú)氧化火焰加熱。少無(wú)氧化火焰加熱。Seite 69一、快速加熱一、快速加熱(rapid heating)(rapid heating) 快速加熱包括火焰爐中的輻射快速加熱和對(duì)

59、流快速加熱包括火焰爐中的輻射快速加熱和對(duì)流快速加熱，感應(yīng)電加熱、接觸電加熱等。它由于加快速加熱，感應(yīng)電加熱、接觸電加熱等。它由于加熱速度快，加熱時(shí)間鍛，所以坯料表面氧化少。熱速度快，加熱時(shí)間鍛，所以坯料表面氧化少。Seite 70二、介質(zhì)保護(hù)加熱二、介質(zhì)保護(hù)加熱 1 1氣體介質(zhì)氣體介質(zhì) 常用的保護(hù)氣體有惰性氣體、不完常用的保護(hù)氣體有惰性氣體、不完全燃燒的煤氣、天然氣、石油液化氣或分解氨等。全燃燒的煤氣、天然氣、石油液化氣或分解氨等。 2 2液體介質(zhì)液體介質(zhì) 如熔融玻璃、熔融鹽。玻璃浴爐，如熔融玻璃、熔融鹽。玻璃浴爐，鹽浴爐等。鹽浴爐等。 3 3固體介質(zhì)固體介質(zhì) 如玻璃粉、琺瑯?lè)邸⑹垡约敖鹑绮ＡХ邸m瑯?lè)邸⑹垡约敖饘俦∧さ取俦∧さ取eite 71三、少無(wú)氧化火焰加熱三、少無(wú)氧化火焰加熱 通過(guò)控制爐氣的成分和性質(zhì)，利用燃料不完全燃通過(guò)控制爐氣的成分和