相锻造热处理力学不锈钢知识

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1、相锻造，热处理力学不锈钢知识Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望主要的内容主要的内容1.1.铁碳合金状态图铁碳合金状态图 2.2.铁碳合金的结晶过程和组织变化铁碳合金的结晶过程和组织变化3.3.铁碳合金的成分、组织与性能间的关系铁碳合金的成分、组织与性能间的关系FeCFeC合金概述合金概述 钢钢( (Steels)Steels)和和铸铸铁铁( (Cast Cast irons)irons)是是现现代代机机械械制制造造工工业业中中应应用用最最广广的的金金属属材材料料，虽虽然

2、然种种类类很很多多，成成分分不不一一，其其基基本本组组成成都都是是铁铁( (Fe)Fe)和和碳碳( (C)C)两两种种元元素素，故故统统称称为为铁铁碳碳合合金金（alloys of the ironalloys of the ironcarbon systemcarbon system）。 铁铁碳碳相相图图( (iron-carbon iron-carbon diagram)diagram)描描述述了了钢钢铁铁材材料料的的成成分分、温温度度与与组组织织（相相）之之间间的的关关系系，是是了了解解钢钢铁铁材材料料的基础。的基础。FeCFeC合金概述合金概述 在在铁铁碳碳合合金金中中，FeFe与与C

3、 C可可以以形形成成一一系系列列化化合合物物：Fe3CFe3C、FeFe2 2C C、FeCFeC。所所以以，Fe-CFe-C相相图图可可以以划划分分成成Fe-FeFe-Fe3 3C, C, FeFe3 3C-FeC-Fe2 2C, C, FeFe2 2C-FeCC-FeC和和FeC-CFeC-C四四个个部部分分。由由于于化化合合物物是是硬硬脆脆相相，后后面面三三部部分分相相图图实实际际上上没没有有应应用用价价值值（工工业业上上使使用用的的铁铁碳碳合合金金含含碳碳量量不不超超过过5 5），因因此此，通通常常所所说的铁碳相图就是说的铁碳相图就是Fe-FeFe-Fe3 3C C部分部分。 Fe-F

4、eFe-Fe3 3C C相图相图1.FeC1.FeC合金中的组元合金中的组元 铁碳合金中组元：铁碳合金中组元：纯铁纯铁( (Fe)Fe) 渗碳体（渗碳体（FeFe3 3C C） (1) (1) 纯铁（纯铁（FeFe） 纯铁（纯铁（pure ironpure iron）纯纯 铁铁 固固 态态 下下 具具 有有 同同 素素 异异 构构 转转 变变（allotropic transformationallotropic transformation）纯纯铁铁具具有有磁磁性性转转变变（770770磁磁性性转转变变、magnetic transformationmagnetic transformati

5、on）。纯铁的同素异构转变纯铁的同素异构转变纯铁的冷却曲线及晶体结构变化纯铁的冷却曲线及晶体结构变化概念铁素体：碳在a-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。奥氏体：碳在-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c含碳0.8%）莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%）(2) (2) 渗碳体渗碳体( (Fe3C)Fe3C)A A渗渗碳碳体体（cementitecementite）是是FeCFeC合合金金中中碳碳以以化合物化合物( (FeFe3 3C)C)形式出现的。形式出现的。Fe3CF

6、e3C在在230230以以下下具具有有铁铁磁磁性性，常常用用A0A0表表示这个临界点。示这个临界点。 Fe3CFe3C在在钢钢和和铸铸铁铁中中呈呈现现片片状状，粒粒状状，网网状和板条状。状和板条状。2. 2. FeCFeC合金中的基本相合金中的基本相 在在FeFe3CFeFe3C相图中，相图中，FeCFeC合金在不同条件合金在不同条件( (成分，温度成分，温度) )下，可有下，可有五（六）个基本相：五（六）个基本相： 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与与C C在高温下形成的液体溶液。在高温下形

7、成的液体溶液。( (ABCDABCD线线以上以上) ) （2 2）相相 高温铁素体（高温铁素体（high temperature high temperature ferriteferrite） FeCFeC合金中的基本相合金中的基本相 （3 3） 奥氏体（奥氏体（austeniteaustenite） 奥奥氏氏体体( (或或A)A)是是C C溶溶解解于于FeFe形形成成的的间间隙固溶体称为隙固溶体称为奥氏体（奥氏体（austeniteaustenite）。FeCFeC合金中的基本相合金中的基本相 （4 4）铁素体（）铁素体（ferriteferrite） 铁铁素素体体（或或F F）是是C C

8、溶溶于于FeFe形形成成的的间间隙固溶体称为隙固溶体称为铁素体（铁素体（ferriteferrite）。（5 5）渗碳体）渗碳体（cementitecementite） 前面已讨论过前面已讨论过 （6 6） 石墨（石墨（C C） 在一些条件下，碳可以以游离态在一些条件下，碳可以以游离态石墨石墨（graphitegraphite） ( (hcp)hcp)稳定相存在。所以石墨稳定相存在。所以石墨在于在于FeCFeC合金铸铁中也是一个基本相。合金铸铁中也是一个基本相。3. 3. FeFe3CFeFe3C相图分析相图分析 如图为如图为FeFe3CFeFe3C相图相图全貌。根据分析围绕三条全貌。根据分析

9、围绕三条水平线可把水平线可把FeFe3CFeFe3C相图相图分解为三个部分考虑：左分解为三个部分考虑：左上角的包晶部分，右边的上角的包晶部分，右边的共晶部分，左下角的共析共晶部分，左下角的共析部分。部分。 分析点、线、区特分析点、线、区特别是重要的点、三条水平别是重要的点、三条水平恒温转变线恒温转变线 、重要的相、重要的相界线界线 （1 1）FeFe3CFeFe3C相图的点相图的点FeFe3CFeFe3C相相图图相相图图中中的的各各特特性性点点所所对对应应的的温温度度、成成分分和和意意义义如如下表：下表： A A、B B、C C、D D、E E、F F、G G、H H、J J、K K、N N、

10、P P、S S、Q Q各点（表各点（表2-12-1） （2 2）FeFe3CFeFe3C相图的线相图的线 。A.A.三条水平线三条水平线 HJB-HJB-包包晶晶转转变变线线：（14591459）L L0.530.53+0.09 0.09 0.170.17 （L LB B+H H J J）转转 变变 产产 物物 为为 奥奥 氏氏 体体( (austenit)austenit) 强度低，塑性好强度低，塑性好A.A.三条水平线三条水平线 ECF-ECF-共共晶晶转转变变线线：（11481148）， L L4.34.3 2.112.11+ Fe+ Fe3 3C C（L LC C E E+ Fe+ F

11、e3 3C C）转转 变变 产产 物物 为为 莱莱 氏氏 体体（ledeburiteledeburite），用用LdLd表示。表示。 硬、脆、无法加工硬、脆、无法加工 A.A.三条水平线三条水平线 PSK-PSK-共共析析转转变变线线( (A A1 1线线):):（727727）0.77 0.77 0.0218 0.0218 + + FeFe3 3C C （S S P P+ Fe+ Fe3 3C C）转变产物为转变产物为和和FeFe3 3C C组成的组成的机械混合物称为机械混合物称为珠光体珠光体（pearlitepearlite），），用用P P表示。表示。 塑性、韧性、硬度介于塑性、韧性、硬

12、度介于和和Fe3CFe3C之间。之间。 B. B. 两条磁性转变线两条磁性转变线 A A0 0线线( (虚线虚线) :) :渗渗碳碳体体的的磁磁性性转转变变线线，230230以以 上上 无无 磁磁 性性 ，230230以下铁磁性。以下铁磁性。 MO(AMO(A2 2线）：线）： 铁铁素素体体的的磁磁性性转转变变线线。770770以以 上上 无无 磁磁 性性 ，770770以下铁磁体。以下铁磁体。A A2 2温度温度又称居里点。又称居里点。 A0、A1、A2、A3、Acm线温度依次升高。C. C. 几条重要的相界线几条重要的相界线( (固态转变线固态转变线) ) GSGS线线( (A3A3 线线

13、) )：冷冷却却时时从从中中开开始始析析出出或或加加热热时时全全部部溶溶入入中中的的转变线转变线. . ES ES线线( (AcmAcm线线) )：碳碳在在中中的的溶溶解解度度曲曲线线。冷冷却却时时从从中中开开始始析析出出FeFe3 3C C或或加加热热时时FeFe3 3C C全全部部溶入溶入中的转变线中的转变线. .C. C. 几条重要的相界线几条重要的相界线( (固态转变线固态转变线) ) PQPQ线：线：碳碳在在中中的的溶溶解解度度线线. .。冷冷却却时时从从中中开开始始析析出出FeFe3 3C C或或加加热热时时FeFe3 3C C全全部部溶溶入入中的转变线中的转变线. .（3 3）F

14、eFe3CFeFe3C相图中的区相图中的区 FeFe3CFeFe3C相图中的区：相图中的区： 5 5个单相区个单相区：L L、Fe3CFe3C 7 7个个两两相相区区：L+L+、L+L+、L+Fe3CL+Fe3C、+、+Fe3C+Fe3C、+、+ Fe3C+ Fe3C 3 3个三相共存区个三相共存区： L+ Fe3C L+ Fe3C（ECFECF线）、线）、L+L+（HJBHJB线）、线）、+ Fe3C+ Fe3C（PSKPSK线）线） 4. 4. FeCFeC合金分类合金分类 FeFe、C C合合金金通通常常按按其其含含碳碳量量( (Wc)Wc)及及其其室室温温平平衡组织分为三大类：衡组织分

15、为三大类：工工业业纯纯铁铁（pure pure ironiron）、碳碳钢钢（carbon carbon steelsteel）、铸铸铁铁（cast cast ironiron）。根根据据碳碳钢钢和和铸铸铁铁的的相相变变、组组织特征可把二者细分。即：织特征可把二者细分。即： （1 1）工业纯铁）工业纯铁：( (Wc0.0218%)Wc0.0218%)显微组织为固显微组织为固溶体溶体。 （2 2）钢）钢钢钢（steelsteel）是是含含碳碳量量在在( (Wc=0.0218Wc=0.02182.11%)2.11%)之间的之间的FeFe、C C合金。合金。其特点是：其特点是：高高温温组组织织为为单

16、单相相的的，具具有有很很好好的的塑塑性性。因因而而可可以以进进行行锻锻造造、轧轧制制等等压压力力加加工工。根根据据其其室室温温组织的不同，组织的不同，碳钢（碳钢（carbon steelcarbon steel）又可分为：又可分为：共析钢（共析钢（eutectoid steeleutectoid steel）：）：Wc=0.77%Wc=0.77%亚亚 共共 析析 钢钢 （ hypoeutectoid hypoeutectoid steelsteel） ：Wc=0.0218Wc=0.02180.77%0.77%过过 共共 析析 钢钢 （ hypereutectoid hypereutectoid

17、 steelsteel） ：Wc=0.77Wc=0.772.11% 2.11% （3 3）白口铸铁）白口铸铁 白白口口铸铸铁铁（white white cast cast ironiron）是是含含碳碳量量在在Wc=2.11Wc=2.116.69%6.69%之之间间的的FeFe、C C合合金金。其其特特点点液液态态合合金金结结晶晶时时都都发发生生共共晶晶反反应应，液液态态时时有有良良好好的的流流动动性性，因因而而铸铸铁铁都都具具有有良良好好的的铸铸造造性性能能。但但因因共共晶晶产产物物是是以以Fe3CFe3C为为基基的的莱莱氏氏体体组组织织，所所以以性性能能硬硬、脆脆，不不能能锻锻造造。其其断

18、断口口呈呈银银白白色色，故故称称为为白白口口铸铸铁。铁。 上上述述Wc=2.11%Wc=2.11%具具有有重重要要的的意意义义，它它是是钢钢和和铸铸铁铁( (生生铁铁) )的理论分界线。的理论分界线。WcWc对铁碳合金机械性能的影响对铁碳合金机械性能的影响 F F为为软软韧韧相相，Fe3CFe3C为为硬硬脆脆相相，故故Fe-CFe-C合合金金的的力力学学性性能能取取决决于于和和Fe3CFe3C两相的两相的相对量相对量及它们的及它们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、韧性（塑性、韧性） 强度（强度（MpaMpa）铁素体铁素体 50-80 30 50-80 3

19、0-50-50 180-230 180-230渗碳体渗碳体 800 0 800 0 3030珠光体珠光体 180 180 2020-35-35 770 770WcWc对铁碳合金工艺性能的影响对铁碳合金工艺性能的影响切削加工性：切削加工性：可锻性：金属经受压力加工改变形状但不产生裂可锻性：金属经受压力加工改变形状但不产生裂 纹的性能纹的性能。铁碳相图的应用铁碳相图的应用 在生产中具有很大的实际意义，主要应用在钢铁材料的在生产中具有很大的实际意义，主要应用在钢铁材料的选用和加工工艺的制订两个方面。选用和加工工艺的制订两个方面。（1 1）在选材方面）在选材方面（2 2）在铸造工艺方面）在铸造工艺方面

20、（3 3）在热锻热轧工艺方面）在热锻热轧工艺方面（4 4）在热处理工艺方面）在热处理工艺方面 锻压常识及相关知识主要涉及的内容主要涉及的内容绪论绪论锻造用原材料锻造用原材料锻造的热规范锻造的热规范自由锻主要工序分析自由锻主要工序分析锻后热处理锻后热处理性能热处理性能热处理金属材料的机械性能金属材料的机械性能绪论绪论锻造工艺学及其性质锻造工艺学及其性质锻造生产的特点及其在国民经济中的作用锻造生产的特点及其在国民经济中的作用我国锻造生产的历史，现状及发展趋势我国锻造生产的历史，现状及发展趋势锻造生产方法的分类锻造生产方法的分类一、锻造工艺学及其性质一、锻造工艺学及其性质锻锻造造是是利利用用锻锻压压

21、机机械械对对金金属属坯坯料料施施加加压压力力，使使其其产产生生塑塑性性变变形形，以以获获得得具具有有一一定定机机械械性性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。锻造和冲压同属塑性加工性质，统称锻压锻造和冲压同属塑性加工性质，统称锻压锻造生产的特点及其在国民经济中的作用锻造生产的特点及其在国民经济中的作用特点特点地位地位大型锻件主要应用于以下方面大型锻件主要应用于以下方面1、轧钢设备轧钢设备2、锻压设备锻压设备3、矿山设备矿山设备4、火力发电设备火力发电设备5、水力发电设备水力发电设备6、核能发电设备核能发电设备7、石油、化工设备石油、化工设备8、船舶制造工业船舶

22、制造工业9、军工产品制造军工产品制造：实例（核反应堆中主要锻件实例（核反应堆中主要锻件M140M140）Closurehead(monobloc)VesselflangeInlet(outlet)nozzleNozzleshellCoreshellTransitionringLowerdome实例实例EllipticalheadUppershell(、)ConicalshellIntermediateshell(lower)(、)TubesheetPrimaryhead(channelhead)实例实例UpperheadCoreshellLowerhead我国锻造生产的历史，现状及发展趋势我国

23、锻造生产的历史，现状及发展趋势历史现状趋势锻造生产方法的分类锻造生产方法的分类按所用工具不同，锻造可以分为自由锻和模按所用工具不同，锻造可以分为自由锻和模锻两大类锻两大类按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。按坯料在加工时的温度可分为冷锻和热锻。第二、锻造用原材料第二、锻造用原材料金属材料金属材料按加工状态按加工状态锻造用钢锭锻造用钢锭钢锭及其冶炼钢锭及其冶炼钢锭的结构钢锭的结构钢锭的内部缺陷钢锭的内部缺陷实例（接管段炼钢的简要流程）实例（接管段炼钢的简要流程）钢锭及其冶炼钢锭及其冶炼冶炼工艺的主要任务冶炼工艺的主要任务冶炼工艺的主要方法冶炼工艺的主要方法钢锭的结构钢锭的结构钢锭是由冒口、锭身

24、、底部组成钢锭的内部缺陷钢锭的内部缺陷激冷结晶区（细小等轴结晶区）激冷结晶区（细小等轴结晶区）没问题没问题柱状结晶区柱状结晶区没多大问题没多大问题树枝状结晶区树枝状结晶区多产生负多产生负V型偏析型偏析,因此这部分多产生偏析线、夹渣、气泡等缺陷因此这部分多产生偏析线、夹渣、气泡等缺陷自由结晶区（粗大等轴结晶区）自由结晶区（粗大等轴结晶区）多多产产生生V型型偏偏析析,常常产产生生偏偏析析线线、夹夹渣渣、金金属属夹夹杂杂物物、渣渣孔孔、气气泡泡等等缺缺陷陷,呈呈所谓疏松组织所谓疏松组织淀淀结晶区淀淀结晶区常产生夹渣类缺陷常产生夹渣类缺陷偏析偏析定义定义：指各处成分与杂质分不的不均匀现象，指各处成分与

25、杂质分不的不均匀现象，包括枝晶偏析和区域偏析等包括枝晶偏析和区域偏析等成因成因：由于选择性结晶、溶解度变化、比重：由于选择性结晶、溶解度变化、比重差异和流速不同造成的。差异和流速不同造成的。危害：危害：造成力学性能不均匀和裂纹缺陷造成力学性能不均匀和裂纹缺陷夹杂夹杂定义定义：主要是指冶炼时产生的氧化物，硫化：主要是指冶炼时产生的氧化物，硫化物、硅酸盐等非金属夹杂。物、硅酸盐等非金属夹杂。成因成因：冶炼产物，及外来夹渣物：冶炼产物，及外来夹渣物危害危害：对热锻过程和锻件质量均有不良影响，：对热锻过程和锻件质量均有不良影响，它破坏金属的连续性，在应力的作用下在夹它破坏金属的连续性，在应力的作用下在

26、夹杂处产生应力集中，引发微裂纹，成为疲劳杂处产生应力集中，引发微裂纹，成为疲劳源源气体气体定义定义：主要指钢中的有害气体，如氢、氧等。：主要指钢中的有害气体，如氢、氧等。危害危害：容易产生白点缺陷，还会引起脆性，：容易产生白点缺陷，还会引起脆性，热锻工艺性将明显下降。热锻工艺性将明显下降。白点对钢的机械性白点对钢的机械性能，尤其对塑性和韧性有影响，是许多重要能，尤其对塑性和韧性有影响，是许多重要用途的合金钢不允许有的低倍缺陷用途的合金钢不允许有的低倍缺陷气泡气泡它主要产生在钢锭的冒口、底部、及中心部它主要产生在钢锭的冒口、底部、及中心部位。位。缩孔它主要在最后凝固的冒口区形成，由于冷凝它主要在

27、最后凝固的冒口区形成，由于冷凝结晶时没有钢液补充面形成孔洞性缺陷组织，结晶时没有钢液补充面形成孔洞性缺陷组织，同时含有大量杂质，因此必须切除同时含有大量杂质，因此必须切除疏松疏松它主要集中在钢锭中心部位，产生的原因与它主要集中在钢锭中心部位，产生的原因与缩孔相同。缩孔相同。影响钢锭冶金缺陷的条件影响钢锭冶金缺陷的条件综上所述，钢锭的冶金缺陷与冶炼、浇注过综上所述，钢锭的冶金缺陷与冶炼、浇注过程、冷凝结晶条件、钢锭模具设计、耐火材程、冷凝结晶条件、钢锭模具设计、耐火材料质量等有关。料质量等有关。实例（实例（接管段锻件用钢生产方案接管段锻件用钢生产方案 ）采用双真空处理的工艺进行生产。采用双真空处

28、理的工艺进行生产。.1、冶炼浇注方案、冶炼浇注方案采采用用电电炉炉（3#、4#、5#）冶冶炼炼温温度度较较高高、成成份份合合适适的的粗粗炼炼钢钢水水，分分别别热热兑兑到到130t和和90t精精炼炼炉炉内内进进行行精精炼炼及及一一次次真真空空处处理理。依依据据炉炉前前快快速速分分析析的的结结果果，适时调整钢水成份，直至达到目标值。适时调整钢水成份，直至达到目标值。当当精精炼炼炉炉钢钢水水成成份份、温温度度合合适适时时，分分别别采采用用200t及及250t天天车车吊吊包包出出钢钢，在在250t真真空空室室（1#真真空空室室）、利利用用真真空空浇浇注注及及中中间间包包芯芯杆杆吹吹氩氩（LB3），在在

29、浇浇注注过程中对钢水进行二次真空处理。过程中对钢水进行二次真空处理。钢钢锭锭在在浇浇注注完完并并冷冷凝凝一一定定时时间间后后，脱脱模模，用用300t送送锭车热送至水锻锭车热送至水锻实例（实例（接管段锻件用钢生产方案）接管段锻件用钢生产方案）2、工艺流程图、工艺流程图出钢出钢200t天车天车出钢出钢250t天车天车热兑热兑3#+4#+5#粗炼粗炼热兑热兑3#+5#粗炼粗炼130tLF精炼精炼(VD)90tLF精炼精炼(VD)1#真空室真空室浇注浇注(LB3)300t送锭送锭车热送车热送第三第三锻造的热规范锻造的热规范金属的锻前加热金属的锻前加热金属加热时产生的缺陷及防止措施金属加热时产生的缺陷及

30、防止措施锻造温度范围的确定锻造温度范围的确定金属的加热规范金属的加热规范金属的锻前加热金属的锻前加热目的：提高金属的塑性，降低变形抗力，使目的：提高金属的塑性，降低变形抗力，使其易于流动成形并获得良好的锻后组织其易于流动成形并获得良好的锻后组织 方法：火焰加热，电加热方法：火焰加热，电加热 金属加热时产生的缺陷及防止措施金属加热时产生的缺陷及防止措施1、氧化 2、脱碳 3、过热4、过烧 5、裂纹锻造温度范围的确定锻造温度范围的确定锻锻造造温温度度范范围围是是指指始始锻锻温温度度和和终终锻锻温温度度之之间间的温度范围。的温度范围。1、始锻温度的确定、始锻温度的确定 必须保证无过烧现象，必须保证无

31、过烧现象，2、终锻温度的确定、终锻温度的确定 防止晶粒粗大，应稍高于再结晶温度防止晶粒粗大，应稍高于再结晶温度金属的加热规范金属的加热规范加热规范制定的原则及方法加热规范制定的原则及方法1、装炉温度装炉温度2、加热温度加热温度3、均热保温均热保温4、加热时间加热时间第四、第四、自由锻主要工序分析自由锻主要工序分析自由锻的定义自由锻的定义自由锻的目的自由锻的目的 自由锻的工序分类自由锻的工序分类 大型锻件的特殊锻造方法大型锻件的特殊锻造方法 锻件的主要缺陷锻件的主要缺陷 自由锻的定义自自由由锻锻造造是是利利用用金金属属的的塑塑性性在在锤锤或或液液压压机机上上采采用用简简单单通通用用工工具具，控控

32、制制金金属属流流动动，将将金金属属坯料锻造成型的方法坯料锻造成型的方法自由锻的目的（1 1）使金属坯料成为一定的形状和尺寸）使金属坯料成为一定的形状和尺寸（2 2）锻锻合合金金属属坯坯料料内内部部疏疏松松、缩缩孔孔等等冶冶金金缺缺陷陷（3 3）去去除除钢钢锭锭的的夹夹杂杂（切切除除水水口口、冒冒口口）或或改善夹杂物的分布改善夹杂物的分布（4 4）使使锻锻件件得得到到均均匀匀的的组组织织为为锻锻后后热热处处理理创创造良好的条件造良好的条件自由锻的工序分类1、基基本本工工序序：镦镦粗粗、拔拔长长、冲冲孔孔、芯芯棒棒拔拔长长、马杠扩孔，弯曲、切断、错移、扭转、锻接马杠扩孔，弯曲、切断、错移、扭转、锻

33、接2、辅助工序：钢锭倒棱、预压钳口等辅助工序：钢锭倒棱、预压钳口等3、修整工序：滚圆、平整、修整工序：滚圆、平整、大型锻件的特殊锻造方法（1）、FM法（FreeFromMannesmanneffect）避免产生曼内斯曼效应，即锻件心部不产生拉应力的锻造方法，因此又可以叫作：毛坯中心部位免除了轴向拉应力的锻造法（2）WHF法（wide die heavy blow forgingmethod）,WHF法是宽砧强力压下锻造法。一般与JTS法并用（3）JTS法即中心压实法（或温间锻造法、硬壳锻造法）（4）KD法（V型钻锻造法）用途很广泛。锻件的主要缺陷锻件的主要缺陷（1 1）横向裂纹横向裂纹（2 2

34、）纵向裂纹纵向裂纹（3 3）表面龟裂表面龟裂（4 4）内部微裂内部微裂（5 5）局部粗晶局部粗晶（6 6）表面折叠表面折叠（7 7）中心偏移中心偏移（8 8）机械性能不能满足要求机械性能不能满足要求自由锻工艺要点自由锻工艺要点水冒口要除量水冒口要除量变形过程的选择变形过程的选择锻造比的选择锻造比的选择压实过程压实过程12500t自由锻水压机第五第五锻后热处理锻后热处理锻后热处理的目的与作用锻后热处理的目的与作用 锻后热处理常用方法锻后热处理常用方法 实例（锻后热处理曲线）实例（锻后热处理曲线）锻后热处理的目的与作用锻后热处理的目的与作用（1）消消除除锻锻造造应应力力，降降低低锻锻件件的的表表面

35、面硬硬度度，提高其切削加工性能。提高其切削加工性能。（2）满足机械性能要求。）满足机械性能要求。（3）调整与改善组织。）调整与改善组织。（4）防止和消除白点的问题。）防止和消除白点的问题。锻后热处理常用方法锻后热处理常用方法方法：方法：退火退火annealing正火正火normalizing回火回火tempering 淬火淬火quenching操作要点1、装炉前的准备工作2、装炉温度。3、待料温度4、锻件摆放，5、配炉原则 6、加热7、冷却实例锻后处理曲线第六、性能热处理第六、性能热处理性能热处理的目的与作用性能热处理的目的与作用 性能热处理常用方法性能热处理常用方法 实例（性能热处理曲线）实

36、例（性能热处理曲线）性能热处理的目的与作用性能热处理的目的与作用其主要目的是：其主要目的是：通通过过加加热热、冷冷却却的的方方法法，改改变变金金属属或或合合金金的的组组织织结结构构，使使其其具具备备工工程程技技术术上上所所需需要要的的性性能。能。提提高高金金属属材材料料的的力力学学性性能能，充充分分发发挥挥材材料料的的潜力，节约材料延长零件使用寿命潜力，节约材料延长零件使用寿命 制定热处理规范的原则制定热处理规范的原则按按其其导导热热性性能能，碳碳化化物物溶溶解解的的难难易易以以及及对对终终冷冷温温度度的的要要注注将将钢钢种种分分成成若若干干组组，然然后后再再按按锻锻件件尺尺寸寸的的不不同同分

37、分别别条条用用不不同同的的工工艺艺参参数数。其其主主要要目目的的也也是是为为了了减减少少热热处处理理过过程程中中的的内内应力对锻件的危害作用。应力对锻件的危害作用。性能热处理常用方法性能热处理常用方法退火：完全退火、球化退火、去应力退火等退火：完全退火、球化退火、去应力退火等正火正火淬火：淬火：回火：低温回火、中温回火、高温回火回火：低温回火、中温回火、高温回火固溶处理固溶处理整体热处理整体热处理表面淬火：火焰加热、感应加热、激光加热表面淬火：火焰加热、感应加热、激光加热物理气相沉积物理气相沉积化学气相沉积化学气相沉积等离子化学气相沉积等离子化学气相沉积表面热处理表面热处理渗碳渗碳渗氮渗氮碳氮

38、共渗碳氮共渗其它：渗其它金属或非金属、多元共渗其它：渗其它金属或非金属、多元共渗化学热处理化学热处理退火退火退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却.正火正火正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却冷却. .淬火淬火淬火是将工件加热保温后，在水、油或其他淬火是将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 回火回火为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室

39、温而低于于室温而低于650的某一适当温度进行长时的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火实例（性能热处理曲线）性能热处理曲线管板的性能热处理曲线第七第七金属材料的机械性能金属材料的机械性能机械性能的定义机械性能的定义 表示金属材料机械性能的指标表示金属材料机械性能的指标 实际工程中常用指标实际工程中常用指标机械性能的定义机械性能的定义金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为机械性能为机械性能表示金属材料机械性能的指标表示金属材料机械性能的指标强度强度塑性塑性硬度硬度冲击韧性冲击韧性强度强度强度：金属

40、材料在外力作用下抵抗永久变形和强度：金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。断裂的能力称为强度。 工程上常用的是工程上常用的是 屈服强度屈服强度yield strength yield strength （Rp0.2、Rp1.0） 抗拉强度抗拉强度ultimate (tensile) strengthultimate (tensile) strength （RmRm）塑性塑性塑性：金属材料在外力作用下产生塑性变形塑性：金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力称为塑性。而不破坏的能力称为塑性。工程上常用的是工程上常用的是1 1、延伸率、延伸率：elongation elong

41、ation （ A ）2 2、断面收缩率（、断面收缩率（）硬度硬度硬度：金属材料局部抵抗硬物压入其表面的硬度：金属材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。能力称为硬度。工程上常用的是工程上常用的是1 1、布氏硬度（、布氏硬度（HBHB）2 2、洛氏硬度（洛氏硬度（HRHR、HRCHRC）3 3、维氏硬度（维氏硬度（HVHV）冲击韧度冲击韧度冲击韧度：金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧度：金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧度。冲击韧度。 工程上常用的是工程上常用的是 冲击韧性（冲击韧性（AkAk）：）：材料抵抗冲击载荷的能力，材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳单位为焦耳/ /厘米厘米2 2

42、（J/cm2J/cm2）. .冲击吸收功冲击吸收功（ISO-V、KV） ）第八、关于不锈钢的基本知识关于不锈钢的基本知识不锈钢的分类不锈钢的分类 不锈钢的冶炼不锈钢的冶炼 不锈钢的锻造不锈钢的锻造 不锈钢的固溶处理不锈钢的固溶处理 不锈钢的分类不锈钢的分类1、马氏体不锈钢、马氏体不锈钢2、铁素体不锈钢、铁素体不锈钢3、奥氏体不锈钢、奥氏体不锈钢马氏体不锈钢马氏体不锈钢 马马氏氏体体不不锈锈钢钢含含碳碳高高达达0.2%，在在任任何何冷冷速速下下都都会会由由奥奥氏氏体体变变为为马马氏氏体体，强强度度高高，相相当当于于低低合合金金钢钢，有有磁磁性性。耐耐腐腐蚀蚀性性能能差差，不不容容易易焊焊接接，焊

43、焊后后应应退退火火处处理理。典典型型钢钢号号如如2Cr13、3Cr13等。等。铁素体不锈钢铁素体不锈钢铁铁素素体体不不锈锈钢钢含含碳碳达达0.1%，耐耐腐腐蚀蚀性性不不理理想想，铬铬是是其其主主要要成成分分，含含镍镍少少，只只能能抗抗氧氧化化，不不能能耐耐酸酸碱碱，有有磁磁性性，无无相相变变，不不能能用用热热处处理理提提高高强强度度。焊焊接接时时热热影影响响区区晶晶粒粒长长大大从从而而降降低低韧韧性性，脆脆性性转转变变温温度度高高于于室室温温。典典型型钢钢号号如如1Cr14、1Cr28。奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 铬超过铬超过16%、镍近、镍近9%就能获得奥氏体不锈钢。就能获得奥氏体不锈钢。一般

44、铬均超过一般铬均超过18%，镍完成奥氏体化。奥氏，镍完成奥氏体化。奥氏体不锈钢焊接性能好，无淬硬性，抗腐蚀性体不锈钢焊接性能好，无淬硬性，抗腐蚀性能强，有良好的低温韧性，无相变，为敏化能强，有良好的低温韧性，无相变，为敏化后不过多降低晶间腐蚀，焊接时不预热，焊后不过多降低晶间腐蚀，焊接时不预热，焊后不热处理。后不热处理。奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢简单的奥氏体不锈钢是简单的奥氏体不锈钢是18-8钢，即钢，即0Cr18Ni9(304)，这种钢应用普及，缺点是材这种钢应用普及，缺点是材料可能发生敏化，产生晶间腐蚀。温度料可能发生敏化，产生晶间腐蚀。温度500800时，多余的时，多余的C向晶粒界飞速扩散

45、，向晶粒界飞速扩散，在晶界附近和在晶界附近和Cr结合成结合成Cr23C6，出现晶粒边出现晶粒边界贫界贫Cr，当当Cr低于低于12.5%时产生晶间腐蚀。时产生晶间腐蚀。0Cr18Ni9钢敏化时在晶界会产生磷的偏析，钢敏化时在晶界会产生磷的偏析，容易出现应力腐蚀裂纹。容易出现应力腐蚀裂纹。核电用不锈钢经常用核电用不锈钢经常用0 0Cr18Ni12Mo2(316)Cr18Ni12Mo2(316)， 核电产品常用的不锈钢0Cr18Ni9 相当于美国30400Cr18Ni9 相当于美国304L0Cr18Ni10Ti 0Cr18Ni10Ti 相当于美国3210 0Cr18Ni12Mo2 Cr18Ni12M

46、o2 相当于美国3160Cr18Ni11Nb 相当于美国3470Cr17Ni12Mo2N 相当于美国316N00Cr17Ni14Mo2 相当于美国316LCr18Ni9Si3 相当于美国302B1Cr18Ni9 1Cr18Ni9 相当于美国302不锈钢的锻造不锈钢的锻造1锻造主要解决晶粒度、锻造主要解决晶粒度、 相和夹杂物相和夹杂物2不锈钢的晶粒度与加热温度和变形量有关不锈钢的晶粒度与加热温度和变形量有关3变形量变形量4相铁素体相呈园滑无规则的形状，相铁素体相呈园滑无规则的形状，铁铁素体相是有规则的多边形几何体素体相是有规则的多边形几何体。不锈钢的固溶处理不锈钢的固溶处理固溶处理固溶处理的目的的目的加热温度加热温度固溶处理冷却速度固溶处理冷却速度稳定化处理稳定化处理消除应力处理消除应力处理固溶处理可降低固溶处理可降低 相含量相含量