下载文档原格式
锻造知识培训讲义§钢锭知识及钢锭冶炼1、钢锭是将冶炼钢液在一定温度下注入钢锭模中凝固而成的。
钢锭的形状通常是截头锥体，上部较大，下部较小，截面形状有方形、圆形、扁方形、多角形。
其结构及内部组织如下图。
缩孔正偏析形偏析倒形偏析负偏析在冒口部位，一般有缩孔、疏松等冶金缺陷；在锭身部位从外向内有细晶粒层、柱状粗晶和等轴粗晶；在底部有夹渣物沉积（主要是密度较重的金属和非金属夹渣物）。
由于钢锭冒口和底部存在严重的缺陷，不能作为锻件的一部分，对于冲大孔后芯棒拔长和扩孔锻件，底部可以适当利用。
2、钢锭的冶金缺陷缩孔：钢锭凝固后，在上端形成的孔洞及缩管；主要由于钢锭在冷凝收缩时钢液不足补缩不良造成的，锻造切除不干净会形成裂缝与折叠；减小和消除的措施主要是采用发热冒口、绝热冒口、改善钢液补缩条件，使缩孔上移到冒口处，锻造时切除。
疏松：钢锭中上部海绵状组织结构，包括中心疏松和一般疏松；主要由于钢锭在冷凝晶间冷缩形成的显微空隙与针孔，此处夹杂聚集力学性能较差；减小和消除的措施提高加热温度，通过锻造压实。
枝晶偏析（微观树枝状偏析）：树枝状晶与晶间物理、化学及杂质分布的不均一性；主要由于钢锭在冷凝时的选择性结晶及溶解度的变化造成；减小和消除的措施是通过高温扩散、锻造变形和热处理均匀化来消除。
区域偏析（宏观偏析）：钢锭内各处化学成分及杂质分布的不均一性，如锭心的V型正偏析、离心的倒V 型正偏析以及底部的锥形负偏析区；主要由于钢锭在冷凝结晶过程中的选择性结晶、溶解度变化，各处密度差异造成，区域偏析会造成锻造裂纹及力学性能不均匀等缺陷；减小和消除的措施是降低钢液中的S、P等偏析元素的含量，采用多炉合浇及冒口补浇工艺和采用振动浇注。
硫化物夹杂：内生非金属夹杂物FeS、MnS等低熔点物质，分布在枝晶间及区域偏析处，塑性好，易变形；偏析严重，硫含量高，片状或密集分布危害大，形成应力集中开裂，形成热脆，降低力学性能；减小和消除的措施是炼钢时充分脱硫，减少偏析，充分锻压变形改善夹杂物的形状与分布。
2024年锻造安全培训知识一、锻造车间受伤性质及产生原因锻造车间人体受伤的性质主要有机械损伤、热损伤和电损伤三种。
属于机械损伤的有：挫伤、轧伤、压伤、割伤、刺伤、擦伤、骨折、扭伤、切断伤等。
属于热损伤的有：热辐射损伤、化学性灼伤、烧伤、烫伤、中暑等。
电损伤主要指由于触电而引起的电伤。
人体受伤主要是由不安全状态和不安全行为所致。
1. 锻造车间可能存在的不安全状态不安全状态是导致物质发生的物质条件，它包括机械、物质与环境诸方面。
1）防护、保险、信号等装置缺乏或有缺陷。
如无防护罩、无安全保险装置、无安全标志、无护栏或护栏损坏、电气未接地、绝缘不良等。
2）设备、设施、工具、附件有缺陷。
如设计不当，结构不符合安全要求；制动装置有缺陷；安全间距不够；工件上有锋利毛刺、飞边；机械强度不够；绝缘强度不够；起吊重物的绳索不符合安全要求；设备超负荷运转；设备失修；地面不平；保养不当、设备失灵等。
3）个人防护用品用具缺少或有缺陷。
如无个人防护用品、用具；所用防护用品、用具不符合安全要求等。
4）生产现场环境不良。
如照明光线不良；通风不良；作业场所狭窄；交通线路的配置不安全；操作工序设计或配置不安全；地面打滑等。
2. 锻造车间可能存在的不安全行为不安全行为指造成事故的人为错误，主要有：1）操作错误，忽视安全，忽视警告。
如未经许可开动或关停机器；开动或关停机器未给信号；忘记关闭设备；忽视警告标志、警告信号等。
2）造成安全装置失败。
如拆除了安全装置；安全装置失去作等。
3）使用不安全装置。
如使用无安全装置的设备等。
4）手代替工具操作。
如用手清除氧化物；用手代替工具送料等。
5）物体存放不当，如成品半成品、材料、工具、模具等未按指定地点存放。
6）在起吊物下作业、停留。
7）机器运转时进行加油、修理、检查、调整等项工作。
8）注意力不集中。
9）未按规定穿戴防护用品。
10）进入危险场所。
二、锻造车间安全生产的主要对策为防止工伤事故的发生，实现安全生产，按照“安全第一，预防为主”的原则，必须采取三项重要对策，即安全技术、安全教育、安全管理。
锻造安全培训知识导言随着社会的不断发展，人们对于工作场所的安全要求也越来越高。
工作环境的安全与否关系到员工的身体健康和生命安全，同时也对企业的经营和发展起着重要的影响。
为了保障员工的安全和提高工作效率，企业需要进行安全培训，提升员工的安全意识和应急处理能力。
本文将对锻造安全培训知识进行详细介绍，全面提高员工的安全意识，确保工作场所的安全环境。
一、锻造的概念和意义1. 锻造的定义锻造是一种通过加热金属材料，利用外力使金属材料产生塑性变形，从而实现制造各种形状和尺寸的工艺过程。
2. 锻造的意义（1）提高材料的力学性能：通过锻造可以改善金属材料的内部组织，提高其力学性能，如提高抗拉强度、硬度等。
（2）提高产品的质量：通过锻造可以精确控制产品的形状和尺寸，降低产品的缺陷率，提高产品的质量。
（3）提高生产效率：锻造工艺简单、操作方便，可以大批量生产，提高生产效率。
二、常见的锻造设备和工艺1. 锻造设备（1）锤击式锻造设备：包括空气锤、液压锤、冲击式锻锤等。
（2）压力式锻造设备：包括机械压力机、液压压力机等。
（3）连续式锻造设备：包括链式锻造机、摆线锻造机等。
2. 锻造工艺（1）自由锻造：材料在锻造过程中受到实际的锻压力作用，形状和尺寸的变化由操作人员控制。
（2）模锻：材料在预先设计好的模具中进行锻造，形状和尺寸的变化受到模具的限制。
（3）冷锻：在常温下进行的锻造，受到材料的冷脆性和硬度的限制。
锻造安全培训知识（二）1. 安全设备的使用和维护（1）安全帽的佩戴：在进行锻造操作时，操作人员需要佩戴安全帽，以防止受到材料的飞溅或其他物体的伤害。
（2）防护眼镜的佩戴：锻造过程中存在金属粉尘、飞溅物等，操作人员需要佩戴防护眼镜，保护眼睛不受到伤害。
（3）耳塞的佩戴：锻造过程中产生的噪音会对听力造成损害，操作人员需要佩戴耳塞，降低噪音对听力的影响。
（4）安全鞋的佩戴：锻造过程中存在金属粉尘、锤击物体等，操作人员需要佩戴安全鞋，保护脚部不受到伤害。
锻造基础知识讲座（一）锻造的基本概念。
锻造是锻压工艺的一部分，锻压包括锻造和冲压两部分。
锻造的根本目的：是获得所需形状和尺寸，同时要求其性能和组织符合一定的技术要求的毛坯。
锻造按温度来分有：热锻、温锻和冷锻。
不同的锻造温度对锻件的组织和性能的影响也是不同的。
下面介绍的内容主要是热锻部分知识。
锻造分自由锻和模锻两部分。
自由锻是自由锻造的简称，自由锻包括胎模锻，适用于单件小批生产。
模锻适用于批量生产和大批量生产，如汽车制造行业。
自由锻和模锻是锻造工艺的主要支柱。
发达国家的模锻件占锻件总重量的70％以上；我国在50年代模锻件占锻件总重量不到20％，现在有进步，但模锻件总重乃比自由锻件少。
自由锻又分手工锻和机器锻。
手工锻在现在工厂用得很少，只在工具修理部门有，农村的铁匠炉基本上还是用手工锻。
机器锻又分锤上自由锻和水压机上自由锻，前者用来生产大、中、小锻件；后者用来生产大型和特大型锻件。
自由锻特点：1.所用工具简单，通用性强，灵活性大。
2.靠工人的手工操作来控制锻件的形状和尺寸，因此，锻件的精度差，工人的劳动强度大，生产率低。
锻件的主要缺陷有：1.裂纹：有横向、纵向裂纹及其它各种裂纹。
2.过烧。
3.白点（锻件内部银白色、灰白色圆形的裂纹）4.折叠。
5.疏松、非金属夹杂物。
6.机械性能达不到要求（锻比不够）。
7.弯曲、变形。
产生以上缺陷的原因很多，有铸锭缺陷引起的，有锻造加热不当引起的，有锻造本身的原因，也有锻后冷却和热处理不当引起的。
总之，原因很多。
所以当锻件的缺陷发现后，需要综合起来进行分析，并要掌握在不同情况下产生缺陷的不同特征，以便具体问题进行具体分析。
（二）锻造设备简介。
1.自由锻设备：有锻锤和水压机两类。
（1）锻锤有：简易锻锤---夹板（杆）锤：最大吨位1～2吨。
弹簧锤：最大吨位100公斤左右。
钢丝锤：最大吨位3吨。
如我厂的3 吨落锤。
空气锤：规格有：40、65、75、150、250、400、560、750、1000公斤等。
蒸汽—空气锤：规格有：1、2、3、5吨。
（老企业还有1/4吨和1/2吨。
）形式有单臂（柱）、双臂（拱式）和桥式。
锻锤吨位的大小，是以它的落下部分的重量来表示。
落下部分包括：活塞、锤杆、锤上砧（锤头）等。
如落下部为1吨重，则称该锻锤为1吨锤。
锻锤锻打坯料的力量，是依靠工作行程前，预先积蓄在锻锤落下部分的能量来完成的。
动能：E=1/2 m u2------单位（公斤.米）m-----质量，m=G/gG-----锻锤落下部分的重量（公斤）g------重力加速度=9.8米/秒2u------锤头的打击速度，最大可达9米/秒蒸汽空气锤一般为6～7 米/秒（2）水压机：规格有：500、630、800、1000、1250、1600、2500、6000、12000吨等。
水压机是靠活塞的静压力使坯料成形。
静压力是根据巴斯卡液体静压定律（即加在密闭的液体上的压强，能够按照它原来的大小，由液体向各个方向传递）。
压强-----单位面积上受的力。
锻压设备规格的单位---千牛或吨（关系：1千牛=0.1吨）2.模锻设备：（1）蒸汽—空气模锻锤：规格有1、2、3、5、10、16吨等。
（2）无砧座模锻锤：打击能量有：1600、2500公斤.米（3）热模锻压力机：规格：100吨～8000吨。
（4）平锻机：规格：100吨～3150吨。
用于大批量生产中：顶锻、模锻、挤压、冲孔、切断等工作。
自由锻锤和模锻锤的主要区别：自由锻锤：锤砧座和锤身是分开的。
模锻锤：锤砧座和锤身是一体的。
3.锻造设备的锻造能力：以上各表中的规定仅供参考，因为每个厂都有根据本厂情况，制定出本厂的锻造设备能力表。
另外，有许多按表中规定，用水压机锻的小尺寸锻件，可以用锻锤来锻。
锻锤的锻造范围，大致上是：圆并类锻件：重量为1吨左右；最大尺寸：800毫米左右。
轴类锻件：重量为1吨左右；最大尺寸：φ350毫米左右。
圆环类锻件：最大尺寸：φ1000毫米左右。
（三）常用锻造术语。
参看厂标：QJ/DXS01.02.4-87《锻造工艺术语》或GB/T 8541-1997 《锻压术语》1. 锻造：锻造是在加压设备及工（模）具的作用下，使金属坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得所需的几何形状，尺寸和质量的锻件的加工方法。
2.自由锻（自由锻造的简称）：只用简单的通用工具或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状尺寸和内部质量的锻件，这种方法称为自由锻。
3.模锻：利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法。
模具直接安装在锤头和下砧上，依靠锤头上的导锁定位。
4. 胎模锻（胎模锻造的简称）：它是在自由锻设备上使用可移动模具，生产模锻件的一种锻造方法。
胎模不固定在锤头或砧座上，只是用时才放上去。
它是介于自由锻和模锻之间的一种锻造方法，它既有自由锻的某些特点（设备简单，工艺灵活多样）；又有模锻的某些特点（可获得形状复杂，尺寸准确的锻件）。
胎模锻优点：生产率高（比自由锻高1～5倍），锻件质量较好，节约材料，减少机械加工工时，胎模设计制造简便，成本低，使用方便，适用于中、小批量的锻件生产。
胎模锻缺点：模具寿低，锻锤机件容易损坏，降低锻锤的打击能量，工人劳动强度大。
5. 锻件图（或叫锻造工艺图）：它是根据零件图（或机加工艺图），考虑了加工余量、锻造公差、锻造余块、检验试样及工艺卡头等绘制而成的。
锻件图上：锻件的外形是用粗线条表示。
零件的外形是用双点划线表示。
尺寸线上方是锻件尺寸和公差；尺寸线的下方括号内尺寸是零件尺寸（或机加工艺尺寸）。
锻件图是编制锻造工艺、设计模具、指导生产和验收锻件的根据。
6. 锻比（锻造比的简称）：一般用字母“Y”或“R”表示。
锻比是锻造时变形程度的一种表示方法。
通常用变形前后的截面比、长度比或高度比“Y”表示。
例如：拔长时：Y = F0 / F = L / L0；镦粗时：Y = F/ F0 = H0 / H ；式中：F0 、L0 、H0 ----为锻坯变形前的截面积、长度和高度。
F、L、H--------为锻坯变形后的截面积、长度和高度。
锻造比数值的大小，反映了锻造时对锻件组织和机械性能的影响。
一般规律是：锻造时随着锻比的增大，由于金属内部孔隙焊合，铸态树枝晶被打碎，锻件的纵向和横向机械性能均得到明显提高。
当锻比超过一定数值后，由于形成纤维组织，横向机械性能（塑性，韧性）急剧下降，导致锻件出现各向异性。
锻比过小，锻件达不到性能要求，锻比过大，不但增加了锻造的工作量，并且还会引起各向异性。
所以在制定锻造工艺时，应合理的选取锻比数值的大小。
用钢材锻造的锻件（莱氏体钢锻件除外，如高速钢等），由于钢材经过了大变形的锻或轧，其组织与性能均已得到改善，一般不需考虑锻比；用钢锭锻制的大型锻件，就必须考虑锻比。
因为钢锭的结晶组织较差，内部缺陷较多（如偏析、夹杂、气体、缩孔和疏松等），需要经过锻打，达到适当的锻比，才能把钢锭内部缺陷消除。
就像揉面一样，面越揉越有筋。
钢锭的结构，参看《锻工工艺学》P28页，图2-4合金结构钢锻件的最佳锻比为：3～4。
锻比的计算方法，参考《锻造工艺学》P92页，表4-97. 始锻温度：即开始锻造的最高加热温度，称为始锻温度。
它的温度要低于过热和过烧温度。
碳钢的始锻温度应低于《铁碳平衡图》中固相线150～250°C。
8. 终锻温度：即停止锻造的最低温度，称为终锻温度。
此温度必须保证金属在停锻前具有足够的塑性，而且在停锻后能获得细小再结晶组织。
对亚共析钢（C＜0.8％）：终锻温度应在A3线以上15～50°C。
对含C＜0.3％的低碳钢，可降到A3线以下。
对过共析钢（C=0.8～2.0％）：终锻温度应在A1线以上50～100°C。
9. 锻造温度范围：金属从开始锻造（始锻温度）到结束锻造（终锻温度）之间的这段温度区间称为锻造温度范围。
见下图或参考《锻造工艺学》P33页，图3-11铁---碳合金平衡图参看《机械设计手册第6章热处理》各类钢的锻造温度范围钢种始锻温度（°C）终锻温度（°C）锻造温度范围（°C）普通碳素钢1280 700 580优质碳素钢1200 800 400碳素工具钢1100 770 330合金结构钢1150～1200 800～850 350合金工具钢1050～1150 800～850 250～300高速工具钢1100～1150 900 200～250耐热钢1100～1150 850 250～300弹簧钢1100～1150 800～850 300轴承钢1080 800 28010. 过热：当钢坯的加热超过某一温度，并在此温度停留的时间过长，会引起奥氏体晶粒迅速长大，这种现象称为过热。
晶粒开始急剧长大的温度称为过热温度。
钢中：C、Mn、S、P 等元素，会增加钢的过热倾向。
Ti、W、V、N 等元素，可减少钢的过热倾向。
过热分“不稳定过热”---一般用热处理方法可以消除。
“稳定过热”---不能用一般的热处理方法消除。
11. 过烧：钢坯加热到接近熔点温度，并在此温度长时间停留这时不但奥氏体晶粒粗大，而且晶界低熔点物质开始溶化，由于炉气中的氧化性气体渗入晶粒边界，使晶间物质（Fe、C、S）氧化，破坏了晶粒间的联系，一经锻打即破碎而成为废品，此种现象称为过烧。
产生过烧的温度称为过烧温度。
钢中：Al、Cr、W 等元素，能减少钢的过烧倾向。
12. 自由锻工序术语。
自由锻工序可分为：基本工序，辅助工序和修整工序。
基本工序---改变坯料形状和尺寸以获得锻件的工序。
有镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、错移、扭转、切割和锻焊等。
辅助工序---为完成基本工序，而使坯料预先产生某一变形的工序。
如钢锭倒棱、预压钳把、分段压痕等。
修整工序---用来精整锻件形状和尺寸，消除表面不平、歪扭等，使坯料完全达到锻件图要求的工序。
（1）镦粗：使坯料高度减小而横断面积增大的锻造工序称为镦粗。
镦粗又分完全镦粗和局部镦粗（端部镦粗和中间镦粗）。
（2）拔长：使坯料横断面积减小而长度增加的锻造工序称为拔长。
（3）冲孔：采用冲子将坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序称为冲孔。
（4）扩孔：减小空心坯料壁厚而增加其内外径的锻造工序称为扩孔。
用于锻造各种圆环锻件。
常用的扩孔方法有：冲头（子）扩孔和芯轴扩孔两种。
a.冲子扩孔：利用直径较大并带有锥度的冲子进行胀孔。
由于坯料是沿径向胀孔，因此在坯料切向有拉应力，容易胀裂。
冲子扩孔适用于：D/d＞1.7 和H≥0.125D的壁不太薄的锻件。
扩孔时坯料上端面略有拉缩现象，因此扩孔前坯料高度H0为：H0=1.05H（H为锻件高度）b.芯轴扩孔（马架扩孔）：将冲孔后的坯料套在芯轴上（芯轴放在马架上），围绕圆周进行锤击，每锤击一，二次必须将坯料旋转一次。
