金屬鍛件的生產過程

各種鍛造的工藝過程都包括備料、加熱、鍛造成形、冷卻和鍛后處理等工藝環節。1.備料
　　鍛造大、中型鍛件時多使用鋼錠，鍛造小型鍛件時則使用鋼坯。用于鍛造的金屬材料必須具有良好的塑性，以便鍛造時容易產生塑性變形而不被破壞。低碳鋼，中碳鋼，合金鋼以及銅、鋁等非鐵合金均具有較好的塑性，是生產中常用的鍛造材料。受力大的或要求有特殊物理、化學性能的重要零件需用合金鋼。鑄鐵塑性很差，屬于脆性材料，不能鍛造。2.加熱
　　(1)加熱目的
　　加熱可以提高金屬的塑性，降低金屬變形抗力，使之易于成形，并獲得良好的鍛后組織和力學性能。
　　(2)加熱規范
　　鍛件加熱規范是指鍛件在加熱過程中各階段的爐溫和時間關系。加熱規范具體包括：
　　①始鍛溫度：開始鍛造時金屬表面的溫度叫做始鍛溫度。主要受過燒溫度的限制而不能太高，一般應低于金屬熔點150-250℃。
　?、诮K鍛溫度：停止鍛造時金屬表面的溫度叫做終鍛溫度。終鍛溫度過低會使塑性降低，變形抗力增大，并可能導致出現裂紋，終鍛溫度過高會使金屬組織粗大。
　?、坼懺鞙囟确秶菏煎憸囟群徒K鍛溫度之間的溫度區間叫做鍛造溫度范圍。在此溫度范圍內，金屬有良好的可鍛性即足夠的塑性，低的變形抗力和合適的金相組織。為了減少加熱火次，一般都力求擴大鍛造溫度范圍。
　　④加熱速度：是指金屬被加熱時的表面升溫速度，常用℃/min或℃/h表示。
　　(3)加熱設備
　　在鍛造生產中，根據熱源的不同，分為火焰加熱和電加熱，常用的加熱設備有反射爐和箱式加熱爐。3.鍛造成形
　　金屬加熱后，就可鍛造成形。按照鍛造時所用的設備、工模具及成形方式的不同，鍛造可分為自由鍛和模鍛。4.冷卻
　　鍛件冷卻時，表面降溫快，內部降溫慢，表里收縮不同，會產生溫度應力；若金屬有同素異構轉變，則冷卻時有相變發生，相變前后組織的比容會發生變化，而鍛件表里相變時間不同，會產生組織應力。在這兩種應力以及鍛件在鍛壓成形過程保留下來的殘余應力的應力疊加作用下，如果超過材料的屈服強度，便會導致鍛件產生變形；如果超過材料的抗拉強度，便會導致鍛件產生裂紋。為保證鍛件質量，應采用正確的鍛后冷卻方法進行冷卻。鍛件的冷卻規范有：
　?、亠L冷：將鍛件放在通風的地方，用風機吹風冷卻，冷卻速度最快。
　?、诳绽洌簩㈠懠旁诘孛嫔?，自然冷卻，冷卻速度快。
　?、劭永洌簩㈠懠旁诘乜踊蜩F箱中冷卻，冷卻速度較慢。
　?、芑疑袄洌喊彦懠糜幸欢ê穸?大于80mm)的干燥的砂或灰埋起來冷卻，所用的砂或灰最好事先也要加熱到一定溫度(約500-700℃)，緩慢冷卻到100-150℃之后再出灰空冷，冷卻速度慢。
　　⑤爐冷：將鍛件裝入爐溫為600℃左右的加熱爐中，隨爐緩慢冷卻到100-150℃后再出爐空冷，冷卻速度最慢
　　⑥消除白點的等溫退火：停鍛后直接裝入加熱爐，按熱處理工藝升溫，保溫，降溫，進行退火，以消除白點，也稱擴氫處理。鍛件從終鍛溫度冷卻到室溫的過程中，其組織和性能要發生一系列變化。例如某些合金鋼在冶煉時會產生氫，若在鍛后冷卻過程中又有很大的組織轉變能力，鍛件內部就會出現許多不連續的白色點狀小裂紋，叫做白點。奧氏體不銹鋼若在800-550℃范圍內緩冷，會有大量含鉻的碳化物沿晶界析出，使晶界產生貧鉻現象，降低鋼的抗晶間腐蝕能力。5.熱處理
　　鍛造是機械零件生產中的頭道工序，為了給后續的機加工、熱處理等工序做好準備，應消除鍛件內的應力，并使其具有合適的硬度和穩定細小的組織。鍛件熱處理的目的：調整鍛件硬度，以利于對鍛件進行切削加工；消除鍛件內應力，以免在后續加工時變形；改善鍛件內部組織，細化晶粒，為最終熱處理做好組織準備；對于不再進行最終熱處理的鍛件，應保證達到所要求的組織和力學性能。結構鋼鍛件采用退火或正火處理，工具鋼鍛件采用正火+球化退火處理，對于不再進行最終熱處理的中碳鋼或合金結構鋼鍛件可進行調質處理。本文參考《金屬工藝基礎與實踐》一書。