金属的加热与锻件的冷却4.2.1金属的加热加热的目的是提高金属的塑性和降低变形抗力，即提高金属的锻造性能除 少数具有良好塑性的金属可在常温下锻造成形外，大多数金属在常温下的锻造性 能较差，造成锻造困难或不能锻造但将这些金属加热到一定温度后，可以大大 提高了塑性，并只需要施加较小的锻打力，便可使其发生较大的塑性变形，这就 是热锻加热是锻造工艺过程中的一个重要环节，它直接影响锻件的质量加热温 度如果过高，会使锻件产生加热缺焰，甚至造成废品因此，为了保证金属在变 形时具有良好的塑性，又不致产生加热缺陷，锻造必须在合理的温度范围内进行 各种金属材料锻造时允许的最高加热温度称为该材料的始锻温度；终止锻造的温 度称为该材料的终锻温度一、锻造加热设备锻造加热炉按热源的不同，分为火焰加热炉和电加热炉两大类图4-3明火炉结构示意图1-排烟筒2-坯料3-炉膛4-炉蓖 5-风门5-风管1、火焰加热炉采用烟煤、焦炭、重油、煤气等作为燃料当燃料燃烧时，产生含有大量热 能的高温火焰将金属加热现介绍几种火焰加热炉1) 明火炉：将金属坯料置于以煤为燃料的火焰中加热的炉子，称为明火炉， 又称为手锻炉其结构如图4-3所示。
由炉膛、炉罩、烟筒、风门和风管等组成 其结构简单，操作方便，但生产率低，热效率不高，加热温度不均匀和速度慢 在小件生产和维修工作中应用较多锻工实习常使用这种炉子因此，常用来加 热手工自由锻及小型空气锤自由锻的坯料，也可用于杆形坯料的局部加热2) 油炉和煤气炉：这两种炉分别以重油和煤气为燃料，结构基本相同，仅喷 嘴结构不同油炉和煤气炉的结构形式很多，有室式炉、开隙式炉、推杆式连续 炉和转底炉等如图4-5所示，为室式重油加热炉示意图，由炉膛、喷嘴、炉门 和烟道组成其燃烧室和加热室合为一体，即炉膛坯料码放在炉底板上喷嘴 布置在炉膛两侧，燃油和压缩空气分别进入喷嘴压缩空气由喷嘴喷出时，将燃 油带出并喷成雾状，与空气均匀混合并燃烧以加热坯料用调节喷油量及压缩空 气的方法来控制炉温的变化这种加热炉用于自由锻，尤其是大型坯料和钢锭的 加热，它的炉体结构比反射炉简单、紧凑，热效率高近年来，为提高锻件表面质量，通过控制燃烧炉气的性质，实现坯料的少或 无氧化加热如图4-6所示，为我国精锻生产中采用的一室二区敞焰少无氧化加 热炉示意图2图4-5室式重油炉示意图图4-6 —室二区敞焰少无氧化加热炉示意图2、 电加热炉电加热炉有电阻加热炉、接触电加热炉和感应加热炉等，如图4-7所示。
电 阻炉是利用电流通过布置在炉膛围壁上的电热元件产生的电阻热为热源，通过辐 射和对流将坯料加热的炉子通常作成箱形，分为中温箱式电阻炉如图4-8所示 和高温箱式电阻炉，如图4-9所示前者的发热体为电阻丝，如图4-8所示最高工作温度950°C, —般用来加 热有色金属及其合金的小型锻件；后者的发热体为硅碳棒，最高工作温度为 1350C,可用来加热高温合金的小型锻件电阻加热炉操作方便，可精确控制炉 温，无污染，但耗电量大，成本较高，在小批量生产或科研实验中广泛采用a)电阻加热图4-7 电加热的方式(b)接触电加热(c)感应加热图4-8箱式电阻炉示意图1-炉门；2-电阻体；3-热电偶；4-工件图4-9红外箱式炉示意图1-踏杆2-炉门3-炉膛4-温度传感器5-硅碳棒冷端6-硅碳棒热端7-耐火砖8-反射层二、锻造温度范围坯料开始锻造的温度（始锻温度）和终止锻造的温度（终锻温度）之间的温 度间隔，称为锻造温度范围见表4-1在保证不出现加热缺陷的前提下，始锻温 度应取得高一些，以便有较充足的时间锻造成形，减少加热次数在保证坯料还 有足够塑性的前提下，终锻温度应选得低一些，以便获得内部组织细密、力学性 能较好的锻件，同时也可延长锻造时间，减少加热次数。
但终锻温度过低会使金 属难以继续变形，易出现锻裂现象和损伤锻造设备1、锻造温度的控制方法（1）温度计法 通过加热炉上的热电偶温度计，显示炉内温度，可知道锻件 的温度；也可以使用光学高温计观测锻件温度表4-1常用钢材的锻造温度范围材料种［始锻温度表「终锻温度 材料种［始锻温度 「终锻温度类(°C)碳素结构钢合金结1200-1250构钢1150—1200碳素工1050-1150具钢1050-1150合金工450-500具钢铝合金(C)类高速工具钢耐热800钢800-850弹簧750-800钢800-850轴承350-380钢铜合金(C)(C)1100-11509001100-1150800-8501100-1150800-8501080800800-900650-700（2） 目测法 实习中或单件小批生产的条件下可根据坯料的颜色和明亮度 不同来判别温度，即用火色鉴别法见表 4-2表 4-2 碳钢温度与火色的关系火色黄白淡黄黄淡红樱红暗红赤褐温度（C）130012001100900800700600三、碳钢常见的加热缺陷由于加热不当，碳钢在加热时可出现多种缺陷，碳钢常见的加热缺陷见表4-3表 4-3 碳钢常见的加热缺陷名称实 质危 害防止（减少）措施氧化坯料表面铁兀素氧化烧损材料；降低锻件精度和表面质量；减少模具寿命在咼温区减少加 热时间；采用控制炉 气成分的少无氧化加 热或电加热等。
采用 少装、勤装的操作方 法在钢材表面涂保脱碳坯料表层被烧损使含碳里减少降低锻件表面硬度、变脆，严重时锻件边角处会产生裂纹过热护层加热温度过锻件力学性能降过热的坯料通过高，停留时间长造低，须再经过锻造或热多次锻打或锻后正火成晶粒粗大处理才能改善处理消除加热温度接近过烧材料熔化温度，造坯料一锻即碎，只得正确地控制加热裂纹成晶粒界面杂质氧坯料内外温差太大，组织变化不匀造成材料内应力过大报废温度和保温的时间坯料产生内部裂纹,某些高碳或大型并进一步扩展，导致报坯料，开始加热时应缓慢升温4.2.2 锻件的冷却热态锻件的冷却是保证锻件质量的重要环节通常，锻件中的碳及合金元素 含量越多，锻件体积越大，形状越复杂，冷却速度越要缓慢，否则会造成表面过 硬不易切削加工、变形甚至开裂等缺陷常用的冷却方法有三种，见表 4-4表 4-4 锻件常用的冷却方式适用场合锻后置空气中散放，冷速低碳、低合金钢小件或锻后不直快，晶粒细化接切削加工件坑冷（堆冷）锻后置干沙坑内或箱内堆在一起，冷速稍慢锻后置原加热炉中，随炉冷却，冷速极慢一般锻件，锻后可直接进行切削加工含碳或含合金成分较高的中、大型锻件，锻后可进行切削加工4.2.3 锻件的热处理在机械加工前，锻件要进行热处理，目的是均匀组织，细化晶粒，减少锻造 残余应力，调整硬度，改善机械加工性能，为最终热处理做准备。
常用的热处理方法有正火、退火、球化退火等要根据锻件材料的种类和化学成分来选择。