锻造对金属组织的影响

浅谈锻造对金属组织和性能的影响作者：张月莲来源：《新课程·教育学术》2010年第02期摘要:结合教学实践活动,本文就锻造生产过程中,拔长、镦粗、热变形加工、冷却和热处理几个方面对锻件机械性能产生的影响进行粗浅的探讨,从而提高锻造生产的合格率。

关键词:锻件机械性能影响在锻造生产中,除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外,还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求,其中主要包括:强度指标、塑性指标、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧度和抗应力腐蚀性能等。

本文对不同情况下锻造对锻件机械性能的影响情况,针对教学实践中的情况,做如下探讨。

一、拔长对锻件机械性能的影响多次试验证明:钢锭锻比的大小对金属的强度指标影响不明显,对钢的塑性指标和冲击韧性值影响显著,特别对钢锭的轴心区域影响更大。

如钢锭的质量好(结构致密、组织均匀),锻件具有高的机械性能,所需锻比可减小。

相反钢锭的质量差(即钢锭的密实性小,结构不均匀),锻件的机械性能差,为改善铸造组织,提高机械性能,锻比要增大。

二、镦粗对锻件机械性能的影响镦粗对金属质量的影响与拔长相比没有原则上的区别。

但由于应力—变形状态的不同,尤其是金属流向的不同,促使镦粗对金属宏观组织和机械性能的影响与拔长相比不同,随着镦粗比的增加,顺着纤维流向金属的塑性指标和冲击韧性提高,而垂直于纤维流向的该值下降。

另外在镦粗体中难变形区金属的机械性能要低于强烈变形区金属的机械性能。

三、热变形加工对锻件机械性能的影响锻造用的原材料是铸锭,铸造组织的缺陷主要是:内部晶粒粗大且不均匀,组织疏松并有气泡、缩孔和微裂,化学成分偏析及非金属杂质分布不均匀等。

热变形加工能大大地改善铸造组织,使粗大柱状晶粒经塑性变形和再结晶后变成新的等轴细晶粒组织;疏松、空隙、微裂等缺陷在三向压应力状态下得到了压实或焊合;高熔点化合物被打碎并顺着金属变形方向呈碎粒状或链状分布,晶间低熔点杂质沿变形方向呈带状分布。

其结果使金属的塑性增加,机械性能得到提高。

锻造的特点锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压(锻造与冲压)的两大组成部分之一。

通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。

相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。

锻造的分类变形温度按变形温度，锻造又可分为热锻（锻造温度高于坯料金属的再结晶温度）、温锻（锻造温度低于金属的再结晶温度）和冷锻（常温）。

钢的开始再结晶温度约为727℃，但普遍采用800℃作为划分线，高于800℃的是热锻；在300～800℃之间称为温锻或半热锻。

坯料的移动方式根据坯料的移动方式，锻造可分为自由锻、镦粗、挤压、模锻、闭式模锻、闭式镦锻。

1、自由锻。

利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁（砧块）间产生变形以获得所需锻件，主要有手工锻造和机械锻造两种。

2、模锻。

模锻又分为开式模锻和闭式模锻．金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件，又可分为冷镦、辊锻、径向锻造和挤压等等。

3、闭式模锻和闭式镦锻由于没有飞边，材料的利用率就高。

用一道工序或几道工序就可能完成复杂锻件的精加工。

由于没有飞边，锻件的受力面积就减少，所需要的荷载也减少。

但是，应注意不能使坯料完全受到限制，为此要严格控制坯料的体积，控制锻模的相对位置和对锻件进行测量，努力减少锻模的磨损。

锻模的运动方式根据锻模的运动方式，锻造又可分为摆辗、摆旋锻、辊锻、楔横轧、辗环和斜轧等方式。

摆辗、摆旋锻和辗环也可用精锻加工。

为了提高材料的利用率，辊锻和横轧可用作细长材料的前道工序加工。

与自由锻一样的旋转锻造也是局部成形的，它的优点是与锻件尺寸相比，锻造力较小情况下也可实现形成。

包括自由锻在内的这种锻造方式，加工时材料从模具面附近向自由表面扩展，因此，很难保证精度，所以，将锻模的运动方向和旋锻工序用计算机控制，就可用较低的锻造力获得形状复杂、精度高的产品,例如生产品种多、尺寸大的汽轮机叶片等锻件。

锻造的原理锻造是一种通过加热金属至其可塑状态，然后将其置于模具中进行压制或冲击以改变其形状和结构的工艺。

这种工艺在金属加工中占据着重要的地位，它不仅可以提高金属的强度和硬度，还可以改善金属的内部组织，使其具有更好的性能。

在锻造的过程中，金属会发生塑性变形和晶粒细化，从而使得金属的性能得到提升。

首先，锻造的原理是基于金属的塑性变形。

金属在加热至一定温度后，晶粒开始发生滑移，使得金属具有了塑性，可以在外力的作用下发生形变。

在锻造过程中，金属被置于模具中，受到压力或冲击作用，从而使得金属发生塑性变形，最终得到所需的形状和尺寸。

这种塑性变形使得金属的晶粒重新排列，内部组织得到改善，从而提高了金属的性能。

其次，锻造的原理还涉及到金属的晶粒细化。

在锻造过程中，金属受到外力作用，晶粒会发生变形和细化。

通过锻造，金属的晶粒可以得到重新排列和细化，使得金属的晶界面积增大，晶粒尺寸减小，从而提高了金属的强度和硬度。

晶粒细化还可以减小金属的晶间空隙，提高了金属的密实性和韧性，使得金属具有更好的抗拉伸性能和抗冲击性能。

最后，锻造的原理还包括了金属的内应力消除。

在金属加工过程中，由于金属受到外力的作用，内部会产生应力。

通过锻造，金属的内应力可以得到消除，使得金属的内部结构得到了松弛和改善。

消除内应力可以提高金属的稳定性和耐腐蚀性，使得金属具有更好的使用性能。

总之，锻造是一种重要的金属加工工艺，其原理涉及金属的塑性变形、晶粒细化和内应力消除。

通过锻造，金属可以得到改善和提升，使得其具有更好的性能和应用价值。

因此，锻造在航空航天、汽车制造、机械制造等领域具有广泛的应用前景，对于提高产品质量和使用性能具有重要意义。

锻造过程中应该注意哪些安全事项锻造是指把加热后的金属材料锻制成各种形状的工具、机械零件或毛坯。

锻造可以改变金属材料内部组织，提高其机械性能。

由于锻造是在金属材料灼热状态下进行挤、压、锻、打成型的，因此生产过程存在高温、烟尘、振动和噪声等危害因素，稍一疏忽就可能发生灼烫、机器工具伤害和火灾事故，因此锻造过程一定要注意安全。

1.锻造生产必须使用加热设备、锻压设备以及许多辅助工具。

加热设备主要有火焰炉（油炉、煤气炉等）和电炉。

加热炉和灼热的工件辐射大量热能，火焰炉使用的各种燃料燃烧生产的炉渣、烟尘，所以要采取通风净化措施，避免伤害事故。

2.锻压设备主要有蒸汽锤、空气锤、模锻锤、机械锤、夹板锤、弹簧锤、皮带锤、曲柄压力机、摩擦压力机、水压机、扩孔机、辊锻机等。

各种锻压设备都对工件施加冲击载荷，因此容易损坏设备和发生人身事故，如锻锤活塞杆折断，就会引起严重伤害事故。

锻压设备工作时产生的振动和噪声影响人的神经系统，增加发生事故的可能性。

3.锻工工具和辅助工具，特别是手工锻和自由锻工具，夹钳等种类繁多，一般同时放在工作地点，往往很杂乱；而且由于在工作中工具更换频繁，增加了检查工具的困难，有时凑合使用不合适的工具，就容易造成伤害事故。

锻造生产中运输量很大，要使用各种运输设备，稍不注意也易发生事故。

锻造属于集体作业，每个操的技术水平、精神状态以及是否严格遵守操作规程，都直接影响作业安全。

4.鉴于锻压设备存在很多不安全因素，锻工一定要掌握一定的设备保养知识，并遵守安全操作规程。

必须经过培训考核合格，不然就不得单独操作锻压设备和加热设备。

锻压设备运转部分，如飞轮、传动皮带、齿轮等部位，均应设置防护罩。

水压机应有安全阀、自动停车与启动装置，蓄压器、导管和水压缸应分别装压力表，动力稳压器也必须务备有安全阀。

加热设备主要有重油炉、电炉和煤气炉。

其中主要危害是煤气中毒、灼伤、烤伤和电炉触电等，工作中应严格执行操作规程。

锻造时，强大的辐射热、灼热的料头、飞出的氧化皮等都会对人体造成伤害，因此操在工作前必须穿戴好个人防护用品。

金属锻件金相实验报告【金属锻件金相实验报告】
一、实验目的：
1. 了解金属锻造工艺的基本原理和方法；
2. 通过金相分析了解金属锻件的金相组织特征。

二、实验仪器与材料：
1. 金相显微镜；
2. 清洁试样的金属锻件；
3. 粗磨、细磨、腐蚀试剂和其他所需材料。

三、实验步骤：
1. 将试样切割成适当的尺寸；
2. 用砂纸将试样表面磨光；
3. 用细砂纸反复擦拭试样表面，直至试样表面光洁无痕；
4. 将磨光的试样用酸吸取器吸取半浓盐酸腐蚀。

5. 将试样放入显微镜下观察，并进行金相组织分析。

四、实验结果与分析：
1. 对不同锻造工艺下的试样进行金相观察。

2. 观察试样的金相组织结构，包括晶粒大小、晶界、孔隙等。

3. 分析锻造工艺对金相组织的影响。

五、实验结论：
1. 锻造工艺对金相组织有着重要的影响。

2. 通过金相观察及分析，可以了解金属锻件的品质与性能。

六、实验总结：
通过本次实验，我深入了解了金属锻造工艺的基本原理和方法，并学会了金相显微镜的使用。

实验中，我还能够准确地观察和分析金属锻件的金相组织特征，对其品质与性能有了更深的认识。

通过实验结果与分析，我认识到锻造工艺对金相组织的影响是巨大的，不同工艺下产生的金相组织特征也存在显著的差异。

在今后的学习和实践中，我会进一步探索金属锻造工艺，不断提升我的实验技能和金相观察能力，为提高金属锻件的品质与性能做出贡献。

铁碳合金在热锻过程中发生的变化热锻是一种常见的金属加工工艺，它通过加热金属至高温，然后施加力量来改变其形状和机械性能。

铁碳合金作为一种重要的金属材料，经过热锻过程后，会发生一系列变化，这些变化对于指导实际生产具有重要意义。

在热锻过程中，首先材料被加热至适当的温度，通常在800℃-1200℃之间。

加热过程中，铁碳合金中的碳元素会与铁原子形成固溶体，使得合金的机械性能发生显著改善。

此时，合金的晶界也开始发生变化，晶粒尺寸逐渐增大，晶界的错位减少。

这些变化使得材料的强度和塑性都得到提高，并且能够更好地抵抗外部力的作用。

热锻过程中的力量施加使得铁碳合金发生形状改变，从而得到所需的形状和尺寸。

在锻造过程中，铁碳合金的晶粒会流动、变形，使得合金中的组织更加致密和均匀。

这种组织变化可以改善铁碳合金的机械性能，提高其耐磨性和耐腐蚀性。

除了形状改变和组织变化外，热锻还能改变铁碳合金中的残余应力。

在加热和锻造过程中，铁碳合金会受到外部力的作用，导致内部发生残余应力。

这些残余应力会对合金的机械性能和尺寸稳定性产生不利影响。

然而，在适当的温度和力量控制下，热锻可以消除或减小残余应力，提高铁碳合金的稳定性和可靠性。

总体而言，热锻是一种能够使铁碳合金在形状、组织和残余应力方面发生变化，从而提高其机械性能的关键工艺。

在实际生产中，对于合金的选择、加热温度的控制、施力方式的设计等都需要考虑这些变化的影响。

在使用铁碳合金进行热锻时，应该根据具体产品的要求和材料的特性，合理选择合金的成分、制定适当的热锻工艺，以使得锻造的产品能够具备良好的机械性能和稳定性。

在实际操作中，应注意控制加热和冷却速度、避免过度锻造和超过合金的变形能力等问题，以确保热锻工艺能够发挥最佳效果。

总之，了解铁碳合金在热锻过程中的变化对于指导实际生产具有重要意义。

只有充分利用热锻工艺，合理控制铁碳合金的加热温度、施力方式和冷却速度等参数，才能生产出具有良好机械性能和稳定性的铁碳合金产品。

锻造的工艺特点
锻造是一种重要的金属加工工艺，其特点如下：
1. 高强度：锻造工艺能够改善金属的晶粒结构，使得其内部组织更加
致密，从而提高了材料的强度和硬度。

2. 可塑性好：在锻造过程中，金属材料受到大量的压力和变形，因此
其可塑性得到了充分发挥。

3. 精度高：锻造工艺可以在较短时间内制作出复杂形状、高精度的零件。

这是由于锻造过程中金属受到较大的压力和变形，从而使得零件
具有较高的精度。

4. 节省材料：由于锻造过程中采用了先进的数控技术和模具设计技术，因此可以减少废料产生，并且节约了原材料成本。

5. 良好的机械性能：经过锻造加工后的零件具有优异的机械性能，比
如抗拉强度、耐磨性、耐腐蚀性等等。

6. 增强表面质量：通过锻造加工后，零件表面会更加光滑，从而增强
了零件的表面质量。

总之，锻造工艺具有高强度、可塑性好、精度高、节省材料、良好的机械性能和增强表面质量等特点。

这些特点使得锻造工艺在制造高精度零件和重要构件方面具有重要的应用价值。

锻造工艺对金属材料微观组织的影响研究金属材料是工业生产中不可或缺的基础材料之一，而锻造工艺则是一种重要的金属加工方法。

锻造工艺通过应用机械力对金属进行塑性变形，改变其形状和性能，从而满足各类工业产品的需求。

本文将探讨锻造工艺对金属材料微观组织的影响。

首先，锻造工艺能够通过改变金属材料的晶粒结构来影响其微观组织。

在锻造过程中，金属材料受到外力的作用，晶粒会发生塑性变形，从而导致晶粒尺寸的改变。

一般而言，锻造过程中施加的应力越大，金属材料的晶粒就越容易细化。

这是因为应力可以促使晶界的滑移和晶粒的再结合，进而形成更小的晶粒。

细小的晶粒具有更大的强度和韧性，能够提高材料的机械性能。

其次，锻造工艺还能够改变金属材料的相组成。

相组成是指金属材料中各种物相（例如晶体、玻璃等）的比例和分布。

通过控制锻造过程中的温度和应变速率等参数，可以改变金属材料中相的相对含量和分布形貌。

例如，通过调节温度可以使含有多种相的金属材料中的一些相发生相变，形成新的相结构。

这种相变可以引起材料性能的显著变化，如增强材料的热稳定性、提高导电性等。

此外，锻造工艺还可以引起金属材料中的晶体织构的改变。

晶体织构是指晶体的方位分布和取向关系。

通过改变锻造过程中的应力方向和形变路径等因素，可以使晶体沿特定的方向排列，形成特定的晶体织构。

不同的晶体织构会对材料的力学性能和物理性能产生显著影响。

例如，某些晶体取向可以提高材料的塑性和韧性，而另一些晶体取向则能够增强材料的硬度和刚性。

最后，锻造工艺还能够用于改善金属材料的局部组织和结构。

在一些特殊应用中，对材料的局部性能要求较高。

通过局部加热和变形等手段，可以使局部组织和结构发生改善。

例如，通过局部锻造可以使金属材料中的晶粒尺寸减小，从而提高该处的强度和塑性。

又如，通过反复锤打和冲击等方法可以改善金属材料表面的强化层结构，增加其耐磨性和耐腐蚀性。

综上所述，锻造工艺对金属材料的微观组织影响深远。

它可以通过改变晶粒结构、相组成、晶体织构和局部组织等方面来调控材料的性能，实现金属材料的优化与提升。

一、实验目的通过本次锻造实验，旨在了解锻造工艺的基本原理和操作方法，掌握锻造过程中的关键技术参数，提高对锻造工艺的认识和操作技能。

同时，通过实验了解不同材料的锻造性能，为实际生产中的应用提供理论依据。

二、实验原理锻造是利用金属在高温下具有良好的塑性的特点，通过外力使金属产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的加工方法。

锻造过程中，金属内部组织发生变化，提高了金属的强度、韧性和耐磨性。

三、实验内容1. 材料准备实验材料选用45号钢和20CrMnTi合金钢，分别用于模拟曲轴和齿轮的锻造工艺。

2. 设备准备实验设备包括锻造炉、锻造锤、模具、冷却装置等。

3. 实验步骤（1）将材料加热至锻造温度，本实验中锻造温度为1200℃。

（2）将加热后的材料放入模具中，通过锻造锤对材料进行锻造。

（3）控制锻造压力和速度，使材料在模具中产生塑性变形。

（4）将锻造后的材料冷却至室温。

（5）检测锻造后的材料尺寸、形状和组织变化。

四、实验结果与分析1. 尺寸和形状实验结果表明，通过锻造工艺，材料的尺寸和形状得到了较好的控制。

曲轴的锻造长度、直径和形状均符合设计要求；齿轮的齿形和尺寸也达到了预期目标。

2. 组织变化实验发现，经过锻造，材料的组织结构发生了明显变化。

在锻造过程中，金属内部的位错密度增加，晶粒细化，从而提高了材料的强度和韧性。

3. 性能分析通过对锻造后材料的力学性能测试，发现其抗拉强度、屈服强度和硬度均有所提高。

此外，材料的冲击韧性和耐磨性也得到了改善。

五、实验结论1. 锻造工艺是一种有效的金属加工方法，可以显著提高材料的性能。

2. 通过控制锻造过程中的温度、压力和速度等参数，可以获得所需的尺寸、形状和组织结构。

3. 锻造实验为实际生产中的应用提供了理论依据和操作指导。

六、实验讨论1. 在锻造过程中，如何控制温度、压力和速度等参数，以保证材料的尺寸、形状和组织结构？答：通过实验和经验积累，可以确定合适的锻造温度、压力和速度。