锻造工艺与模具设计 教学课件 作者 闫洪 第3章　锻造的加热规范.ppt

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1、第3章　锻造的加热规范3.1　锻前加热3.2　金属加热过程中的变化3.3　锻造温度范围的确定3.4　锻造的加热规范3.5　金属的少无氧化加热3.1　锻前加热3.1.1　锻前加热的目的3.1.2　锻前加热的方法3.1.1　锻前加热的目的锻前加热的目的是：提高金属的塑性，降低变形抗力，使锻件易于流动成形，并获得良好的锻后组织和力学性能。3.1.2　锻前加热的方法1.燃料加热2.电加热2.电加热(1)电阻加热　根据产生电阻热的发热体不同，电阻加热分为电阻炉加热、接触电加热等。(2)感应加热　自开始应用感应加热能源以来，感应加热理论和感应加热装置都有很大发展，感应加热的应用范围越来越广。图3

2、-1　电阻炉工作原理图图3-2　接触电加热工作原理图图3-3　感应加热工作原理图1—感应器　2—坯料　3—电源表3-1　各种电加热方法的应用范围3.2　金属加热过程中的变化3.2.1　氧化和脱碳3.2.2　过热和过烧3.2.3　导温性的变化3.2.4　应力的变化3.2.1　氧化和脱碳1.氧化2.脱碳1.氧化(1)炉气成分　燃料炉的炉气成分取决于燃料成分、空气消耗系数、完全燃烧与否，根据炉气成分对金属氧化程度的影响，可分为氧化性炉气、中性炉气和还原性炉气。(2)加热温度　温度是影响金属氧化速度的最主要因素。(3)加热时间　如图3-6所示，钢料处在氧化性介质中的加热时间越长，氧的扩散量越

3、大，形成的氧化皮越厚。(4)钢的成分　在相同条件下，随着钢中含碳量的增加，钢的烧损率有所下降，这是因为在高碳钢中反应生成了较多CO而降低了氧化铁的生成量。图3-4　氧化皮形成过程示意图表3-2　采用不同加热方法时钢的一次烧损率表3-3　大钢锭加热时表面的烧损图3-5　加热温度对氧化的影响图3-6　加热时间对氧化的影响2.脱碳(1)炉气成分　炉气成分中的H2O、CO2、O2都能引起脱碳。(2)加热温度　随着加热温度的升高，碳的扩散速度增加，脱碳层厚度也增大。(3)加热时间　在低温条件下，即使钢在炉内时间较长，脱碳并不显著，但高温下停留的时间越长，则脱碳层越厚。(4)钢的成分　钢中含碳量

4、越高，脱碳倾向越大。3.2.2　过热和过烧1.过热2.过烧1.过热表3-4　常见钢的过热温度2.过烧表3-5　部分钢的过烧温度3.2.3　导温性的变化热导率(λ)指在稳定条件下，1m厚的物体，两侧面温差为1℃，1h内通过1m2面积传递的热量。图3-7　几种钢的热导率随温度变化的规律图3-8几种钢的热扩散率随温度变化的规律3.2.4　应力的变化1.温度应力2.组织应力1.温度应力2.组织应力图3-9　圆柱体坯料加热过程中温度图3-10　钢料加热过程切向应力3.3　锻造温度范围的确定3.3.1　锻造温度范围确定的原则及方法3.3.2　始锻温度的确定3.3.3　终锻温度的确定金属的锻造温度

5、范围是指开始锻造温度(始锻温度)和结束锻造温度(终锻温度)之间的一段温度区间。锻造温度范围的确定应遵循以下原则：金属在锻造温度范围内应具有较高的塑性和较小的变形抗力，使锻件获得良好的内部组织和力学性能。在此前提下，为了减少锻造火次，降低消耗，提高生产效率并方便现场操作，应力求扩大锻造温度范围。确定锻造温度范围的基本方法：运用合金相图、塑性图、抗力图及再结晶图等，从塑性、变形抗力和锻件的组织性能三个方面进行综合分析，确定出合理的锻造温度范围，并在生产实践中检验和修订。3.3.1　锻造温度范围确定的原则及方法图3-11　MB5镁铝二元合金相图图3-12　MB5合金的塑性图图3-13　各种

6、有色金属、合金的抗力图图3-14　2A02硬铝在锻锤下压缩的再结晶图确定始锻温度时，首先应保证金属不产生过热、过烧，有时还要受高温析出相的限制。始锻温度高，则金属的塑性好，抗力小，变形时消耗的能量小，锻造时可以采取较大的变形量。但加热温度过高，不但氧化、脱碳严重，还会引起过热、过烧。对于碳钢，图3-15碳钢的锻造温度范围为了防止产生过热、过烧，其始锻温度一般比铁碳相图的固相线低150～250℃，如图3-15所示。由图可见，随着含碳量增加，钢的熔点降低，其始锻温度也相应降低。3.3.2　始锻温度的确定图3-15　碳钢的锻造温度范围表3-6　部分金属材料的锻造温度范围3.4　锻造的加热规

7、范3.4.1　装炉温度3.4.2　加热速度3.4.3　均热保温3.4.4　加热时间3.4.5　钢锭、钢坯、钢材的加热规范图3-16　钠的锻造加热曲线类型a)一段式加热曲线　b)二段式加热曲线　c)三段式加热曲线　d)四段式加热曲线　e)五段式加热曲线［v］—金属允许的加热速度　［］—最大可能的加热速度3.4.1　装炉温度装炉温度可按温度应力和坯料断面最大允许温差［Δt］来确定。根据对加热温度应力的理论分析，计算式为［Δt］=1.4×［σ］βE式中，［Δt