1、第3章鍛造的加熱規(guī)范3.1鍛前加熱3.2金屬加熱過程中的變化3.3鍛造溫度范圍的確定3.4鍛造的加熱規(guī)范3.5金屬的少無氧化加熱3.1鍛前加熱3.1.1鍛前加熱的目的3.1.2鍛前加熱的方法3.1.1鍛前加熱的目的鍛前加熱的目的是：提高金屬的塑性，降低變形抗力，使鍛件易于流動成形，并獲得良好的鍛后組織和力學(xué)性能。3.1.2鍛前加熱的方法1.燃料加熱2.電加熱2.電加熱(1) 電阻加熱根據(jù)產(chǎn)生電阻熱的發(fā)熱體不同，電阻加熱分為電阻爐加熱、接觸電加熱等。(2) 感應(yīng)加熱自開始應(yīng)用感應(yīng)加熱能源以來，感應(yīng)加熱理論和感應(yīng)加熱裝置都有很大發(fā)展，感應(yīng)加熱的應(yīng)用范圍越來越廣。圖3-1電阻爐工作原理圖圖3-2接觸

2、電加熱工作原理圖圖3-3感應(yīng)加熱工作原理圖1感應(yīng)器2坯料3電源表3-1各種電加熱方法的應(yīng)用范圍3.2金屬加熱過程中的變化3.2.1氧化和脫碳3.2.2過熱和過燒3.2.3導(dǎo)溫性的變化3.2.4應(yīng)力的變化3.2.1氧化和脫碳1.氧化2.脫碳1.氧化(1) 爐氣成分燃料爐的爐氣成分取決于燃料成分、空氣消耗系數(shù)、完全燃燒與否，根據(jù)爐氣成分對金屬氧化程度的影響，可分為氧化性爐氣、中性爐氣和還原性爐氣。(2) 加熱溫度溫度是影響金屬氧化速度的最主要因素。(3) 加熱時間如圖3-6所示，鋼料處在氧化性介質(zhì)中的加熱時間越長，氧的擴(kuò)散量越大，形成的氧化皮越厚。(4) 鋼的成分在相同條件下，隨著鋼中含碳量的增加

3、，鋼的燒損率有所下降，這是因為在高碳鋼中反應(yīng)生成了較多CO而降低了氧化鐵的生成量。圖3-4氧化皮形成過程示意圖表3-2采用不同加熱方法時鋼的一次燒損率表3-3大鋼錠加熱時表面的燒損圖3-5加熱溫度對氧化的影響圖3-6加熱時間對氧化的影響2.脫碳(1) 爐氣成分爐氣成分中的H2O、CO2、O2都能引起脫碳。(2) 加熱溫度隨著加熱溫度的升高，碳的擴(kuò)散速度增加，脫碳層厚度也增大。(3) 加熱時間在低溫條件下，即使鋼在爐內(nèi)時間較長，脫碳并不顯著，但高溫下停留的時間越長，則脫碳層越厚。(4) 鋼的成分鋼中含碳量越高，脫碳傾向越大。3.2.2過熱和過燒1.過熱2.過燒1.過熱表3-4常見鋼的過熱溫度2.

4、過燒表3-5部分鋼的過燒溫度3.2.3導(dǎo)溫性的變化熱導(dǎo)率()指在穩(wěn)定條件下，1m厚的物體，兩側(cè)面溫差為1，1h內(nèi)通過1m2面積傳遞的熱量。圖3-7幾種鋼的熱導(dǎo)率隨溫度變化的規(guī)律圖3-8幾種鋼的熱擴(kuò)散率隨溫度變化的規(guī)律3.2.4應(yīng)力的變化1.溫度應(yīng)力2.組織應(yīng)力1.溫度應(yīng)力2.組織應(yīng)力圖3-9圓柱體坯料加熱過程中溫度圖3-10鋼料加熱過程切向應(yīng)力3.3鍛造溫度范圍的確定3.3.1鍛造溫度范圍確定的原則及方法3.3.2始鍛溫度的確定3.3.3終鍛溫度的確定 金屬的鍛造溫度范圍是指開始鍛造溫度(始鍛溫度)和結(jié)束鍛造溫度(終鍛溫度)之間的一段溫度區(qū)間。 鍛造溫度范圍的確定應(yīng)遵循以下原則：金屬在鍛造溫度

5、范圍內(nèi)應(yīng)具有較高的塑性和較小的變形抗力，使鍛件獲得良好的內(nèi)部組織和力學(xué)性能。在此前提下，為了減少鍛造火次，降低消耗，提高生產(chǎn)效率并方便現(xiàn)場操作，應(yīng)力求擴(kuò)大鍛造溫度范圍。 確定鍛造溫度范圍的基本方法：運(yùn)用合金相圖、塑性圖、抗力圖及再結(jié)晶圖等，從塑性、變形抗力和鍛件的組織性能三個方面進(jìn)行綜合分析，確定出合理的鍛造溫度范圍，并在生產(chǎn)實踐中檢驗和修訂。3.3.1鍛造溫度范圍確定的原則及方法圖3-11MB5鎂鋁二元合金相圖圖3-12MB5合金的塑性圖圖3-13各種有色金屬、合金的抗力圖圖3-142A02硬鋁在鍛錘下壓縮的再結(jié)晶圖 確定始鍛溫度時，首先應(yīng)保證金屬不產(chǎn)生過熱、過燒，有時還要受高溫析出相的限制

6、。始鍛溫度高，則金屬的塑性好，抗力小，變形時消耗的能量小，鍛造時可以采取較大的變形量。但加熱溫度過高，不但氧化、脫碳嚴(yán)重，還會引起過熱、過燒。對于碳鋼，圖3-15碳鋼的鍛造溫度范圍為了防止產(chǎn)生過熱、過燒，其始鍛溫度一般比鐵碳相圖的固相線低150250，如圖3-15所示。由圖可見，隨著含碳量增加，鋼的熔點降低，其始鍛溫度也相應(yīng)降低。3.3.2始鍛溫度的確定圖3-15碳鋼的鍛造溫度范圍表3-6部分金屬材料的鍛造溫度范圍3.4鍛造的加熱規(guī)范3.4.1裝爐溫度3.4.2加熱速度3.4.3均熱保溫3.4.4加熱時間3.4.5鋼錠、鋼坯、鋼材的加熱規(guī)范圖3-16鈉的鍛造加熱曲線類型a) 一段式加熱曲線b)

7、 二段式加熱曲線c) 三段式加熱曲線d) 四段式加熱曲線e) 五段式加熱曲線v金屬允許的加熱速度最大可能的加熱速度3.4.1裝爐溫度裝爐溫度可按溫度應(yīng)力和坯料斷面最大允許溫差t來確定。根據(jù)對加熱溫度應(yīng)力的理論分析，計算式為t=1.4E式中，t是圓柱體坯料表面與中心的最大允許溫差()；是許用應(yīng)力(MPa)，可按相應(yīng)溫度下的抗拉強(qiáng)度計算；是線膨脹系數(shù)(-1)；E是彈性模量(MPa)。圖3-17圓柱坯料允許裝爐溫度與最大允許溫差的關(guān)系R坯料半徑熱導(dǎo)率圖3-18鋼錠加熱的裝爐溫度及保溫時間1組冷錠的裝爐溫度2組冷錠的裝爐溫度3組冷錠的裝爐溫度4熱錠的裝爐溫度-在裝爐溫度下的保溫時間表3-7鋼號分組3.

8、4.2加熱速度金屬加熱速度是指加熱時溫度升高的快慢，通常是指金屬表面溫度升高的速度，其單位為/h，也可用單位時間加熱的厚度來表示，其單位為mm/min。最大可能的加熱速度是指爐子本身可能達(dá)到的最大加熱速度。其取決于爐子結(jié)構(gòu)、燃料種類、燃燒情況、坯料的形狀尺寸及其在爐中的擺放方法等。坯料允許的加熱速度是指為保證坯料加熱質(zhì)量及完整性所允許的最大加熱速度，受加熱時產(chǎn)生的溫度應(yīng)力的限制，與坯料的導(dǎo)溫性、力學(xué)性能及坯料尺寸有關(guān)。根據(jù)加熱時坯料表面與中心的最大允許溫差而確定的圓柱體坯料最大允許加熱速度可按下式計算，即表3-8溫度頭與加熱時間及斷面溫差的關(guān)系3.4.3均熱保溫表3-9鋼錠加熱的最大保溫時間3

9、.4.4加熱時間1.有色金屬的加熱時間2.鋼材(或中小鋼坯)的加熱時間3.鋼錠(或大型鋼坯)的加熱時間2.鋼材(或中小鋼坯)的加熱時間(1) 半連續(xù)爐中加熱，加熱時間的計算方法(2) 室式爐加熱，加熱時間的確定方法直徑小于200mm的鋼坯加熱時間，可按圖3-19確定。圖3-19中小鋼坯在室式爐中的加熱時間表3-10鋼坯(直徑200350mm)加熱時間3.鋼錠(或大型鋼坯)的加熱時間圖3-20結(jié)構(gòu)鋼熱錠及熱鋼坯的加熱時間1加熱到鍛造溫度的時間2加熱及在鍛造溫度下的保溫時間3.4.5鋼錠、鋼坯、鋼材的加熱規(guī)范1.鋼錠和大鋼坯的加熱規(guī)范2.中、小型鋼坯的加熱規(guī)范1.鋼錠和大鋼坯的加熱規(guī)范(1) 冷錠加熱規(guī)范冷錠加熱的關(guān)鍵在低溫階段，在此階段必須限制裝爐溫度和加熱速度。(2) 熱錠加熱規(guī)范熱錠的加熱規(guī)范主要取決于它的斷面