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第3章锻造的加热改讲解

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第三章 锻前加热、锻后

第三章 锻前加热、锻后

三、加热缺陷及防止
坯料在加热过程中因加热工艺、操作等原因所引 起的常见加热缺陷：氧化、脱碳、过热、过烧和裂 纹等。 1. 氧化 在高温下金属和炉气中的氧化性气体发生化 学反应，在坯料表面生成氧化膜（皮）。 （1）影响氧化的因素 1）炉气性质 炉气性质取决于燃烧是的空气供给量L实。 α >1时，炉内呈氧化性气氛，促使氧化皮生成； α <1时，炉内有过量的CO、H2，呈还原性气氛，坯 料氧化很少，甚至不氧化。 Fe + 1/2O2 FeO Fe + CO2 FeO+CO Fe + H20 FeO+H2 FeO + 1/2 O2 Fe 3O4 2Fe 3O4 + 1/2 O2 3Fe2o3
加热对于提高生产率，保证锻件质量以及节约能源有着直 接、重要的影响。
二、加热方法
根据加热时的能源性质不同，加热方法可以分为火焰加热和电加热 两大类。
1. 火焰加热
利用燃料（煤、焦炭、重油、柴油和煤气）在火焰加热炉内燃烧产生含有大 量热能的高温气体（火焰），通过对流、辐射把热能传给毛坯表面，再由表面向 中心热传导而使金属毛坯加热。燃料的燃烧时燃料种的可燃物质与空气中的氧剧 烈反应的过程，可燃物质与空气的配备比例不同，所放出的热量也是不同的。为 了使燃料能够充分燃烧，实际供给的空气量要比理论需要的空气量稍大。实际供 给的空气量与理论空气需要量之比，称为空气过剩系数。
（1）电阻炉、接触电加热和盐浴炉加热
1）电阻炉加热 利用电流通入炉内的电热体所产生的热量，以辐 射与对流的方式来加热金属毛坯。 金 属 电 热 体 有 ： 铁 铬 铝 合 金 (Cr25Al5 、 Cr17Al5 、 Cr13Al4)和镍铬合金(Cr20Ni80、Cr15Ni60)，做成线状或带 状，使用温度一般在1100℃以下； 非金属电热体：碳化硅、二硅化钼，制成棒状，使用温度可 高达1350 ℃以上。 优点：对毛坯加热的适应范围较大， 便于实现加热机械化自动化， 也可用保护气体进行少无氧化 加热。 缺点：加热温度受到电热体的限制， 热效率比其他电加热法低得多。

锻造加热中频炉讲课文档

锻造加热中频炉讲课文档
料20-50千克，其材料利用率可达95％。由于该加热方式加 热均匀，芯表温差极小，所以在锻造方面还大大的增加了 锻模的寿命，锻件表面的粗糙度也小于50um。
7 第7页，共65页。
• 锻造加热中频炉与煤炉相比，工人不会再受炎炎烈日下煤炉 的烘烤与烟熏，更可达到环保部门的各项指标要求，同时树 立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。感应加热是电加 热炉中最节能的加热方式由室温加热到1100℃的吨锻件耗电 量小于360度。
• 三、供电变压器：
• 3.1、为二台中频炉供电的变压器必须是专用整流变压器，这是因为大功
率变频器会对电网产生谐波污染，因为整流变压器采用Y/△接法，阀侧Y12和△-11的线电压相位相差30°使二台中频电源的Y组整流和△组整流
电压纹波也有30°相位差，两组六相脉动波合成12相脉动波。这两个电
流波形在变压器网侧绕组当中的合成电流波形能有效抑制5次、7次谐波
• 4.5、 外循环水冷却系统：外循环水系统包括循环水池、水泵及管路闸阀等设备设施，它专门
用来冷却感应线圈的，该设备设施由用户自行建造。外循环水技术指标：
• 冷却水进水温度：5～35℃ • 冷却水出水温度：≤55℃ • 冷却水压力：0.30Mpa～0.40MPa • 供水量（水泵流量）：18m3/h（二台炉子共） • 回水管坡度：i=0.01
护。
22 第22页，共65页。
• 3.4、变压器采用的技术标准： • GB/T18494.1—2001 «工业用变流变压器» • JB/T8636—1997 «电力变流变压器»。 • 四、中频炉的水冷却系统： • 4.1、冷却水是中频炉的“生命”，硬水受热后易产生污垢堵塞管
道。因此建议中频电源柜和电容器部分采用软水冷却器来冷却。 • 4.2、FL-350B闭式冷却器：该冷却机组可同时用来冷却二台

锻前加热与冷却.

锻前加热与冷却.
加热过程中金属在组织结构、力学性能、理化性能各 方面都会发生显著的变化。
① 氧化——钢料加热到高温时，表层中的铁与炉内的氧化性气体发生 化学反应，在钢料表层形成氧化铁皮。
主要危害：影响锻件表面尺寸和精度；模具和机加工刀具严重磨损。
主要影响因素：炉气性质、加热温度、加热时间、钢的种类等。
第四页，编辑于星期日：四点 四十九分。
另外需考虑合金元素、合金类型的影响。
第十页，编辑于星期日：四点 四十九分。
实际生产中，随温度的不同，钢材对外表现出不同的颜色，锻造时即可以根据钢材 的颜色大致估计其温度，称为“看火色”
火色
暗棕色 棕红色 暗红色 暗樱红色 樱桃色 亮桃红色
钢材火色和温度
温度（℃）
520~580 580~650 650~750 750~780 780~800 800~830
第六页，编辑于星期日：四点 四十九分。
3.2 金属加热时产生的变化
④ 过烧——当金属加热到接近其熔化温度（称过烧温度），并在此
温度下停留时间过长时，将出现过烧现象。
晶粒粗大，晶界发生氧化、熔化，出现氧化物和熔化物以及裂纹。
主要危害：强度、塑性大大下降。不能修复，只能报废回炉。
主要受化学成分影响，钢中的Co、Ni易产生过烧；Al、W、Cr减轻过烧。
组成情况。一般单相组织比多相的塑性好、抗力低，所以锻造时应尽可能 使合金处于单相状态。
b. 从保证变形金属具有较高可锻性出发，运用塑性图和抗力图来确定合适的
锻造温度范围。
c. 再结晶图 表示变形温度、变形程度与锻件晶粒尺寸之间的关系，是通过
试验测绘的。
第九页，编辑于星期日：四点 四十九分。
以碳钢为例确定：
塑性变形基本规律

第三章钢的热处理

第三章钢的热处理

热处理是一种重要的加工工艺，在制造业被广泛应用。
在机床制造中约60-70%的零件要 经过热处理。
在汽车、拖拉机制造业中需热处理 的零件达70-80%。
模具、滚动轴承100%需经过热 处理。
总之，重要零件都需适当热处理 后才能使用。
2、热处理特点: 热处理区别于
其他加工工艺如铸造、压力加
工等的特点是只通过改变工件
的组织结构来改变性能，而不
铸造
改变其形状。
3、热处理适用范围:
只适用于固态下发生
相变的材料，不发生
固态相变的材料不能
轧制
用热处理强化。
4、热处理分类
根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将热处理
工艺分类如下： 普通热处理
退火 正火 淬火 回火
热处理 表面热处理
表面淬火—感应加热、火焰加热、 电接触加热等
等温 30-40 处理
贝
B上
550~350
半扩
羽毛状，短棒状Fe3C分布于 过饱和F条之间
40-50
等温 处理
氏 体
B下
350~MS
散型
竹叶状，细片状Fe3C分布于 过饱和F针上
50-60
等温 淬火
马 氏
M*板条 MS~Mf 无扩 板条状
体
M针
MS~Mf
散型 针状
第三章钢的热处理
50 淬火 60-65 淬火
二、钢在冷却时的组织转变
过冷奥氏体转变曲线
过冷奥氏体的转变方式有等温转变和连续冷却转变两种。
两种冷却方式 示意图
1——等温冷却 2——连续冷却
1、过冷奥氏体的等温转变曲线
过冷奥氏体的等温转 变图是表示奥氏体急 速冷却到临界点A1 以 下在各不同温度下的 保温过程中转变量与 转变时间的关系曲线. 又称C 曲线、S 曲线 或TTT曲线。

第3章 锻造的加热规范解读

第3章 锻造的加热规范解读

3.4.1 装炉温度
装炉温度可按温度应力和坯料断面最大允许温差［Δt］ 来确定。根据对加热温度应力的理论分析，计算式为 ［Δt］=1.4×［σ］βE 式中，［Δt］是圆柱体坯料表面与中心的最大允许温差 (℃)；［σ］是许用应力(MPa)，可按相应温度下的抗拉 强度计算；β是线膨胀系数(℃-1)；E是弹性模量(MPa)。
2.过烧
表3-5 部分钢的过烧温度
3.2.3 导温性的变化
热导率(λ)指在稳定条件下，1m厚的物体，两侧面温差为1℃，1h内通过1m2面 积传递的热量。
图3-7
几种钢的热导率随温度变化的规律
图3-8 几种钢的热扩散率随温度变化的规律
3.2.4 应力的变化
1.温度应力
2.组织应力
1.温度应力
第3章 锻造的加热规范
3.1 锻前加热
3.2 金属加热过程中的变化 3.3 锻造温度范围的确定 3.4 锻造的加热规范 3.5 金属的少无氧化加热
3.1 锻前加热
3.1.1 锻前加热的目的
3.1.2 锻前加热的方法
3.1.1 锻前加热的目的
锻前加热的目的是：提高金属的塑性，降低变 形抗力，使锻件易于流动成形，并获得良好的 锻后组织和力学性能。
数、完全燃烧与否，根据炉气成分对金属氧化程度的影响，可 分为氧化性炉气、中性炉气和还原性炉气。 (2) 加热温度 (3) 加热时间 (4) 钢的成分 温度是影响金属氧化速度的最主要因素。 如图3-6所示，钢料处在氧化性介质中的加热时 在相同条件下，随着钢中含碳量的增加，钢的烧
间越长，氧的扩散量越大，形成的氧化皮越厚。
图3-17 圆柱坯料允许装炉温度与最大允许温差的关系 R—坯料半径 λ—热导率
图3-18 钢锭加热的装炉温度及保温时间 1—Ⅰ组冷锭的装炉温度 2—Ⅱ组冷锭的装炉温度 3—Ⅲ组冷锭的装炉温度 4—热锭的装炉温度 ----—在装炉温度下的保温时间

锻造地加热与冷却

锻造地加热与冷却

锻造的加热与冷却1. 锻造温度范围锻造加热的目的是提高其塑性 , 降低变形抗力, 使坯料容易成形。

【钢的锻造温度范围】是指锻件由始锻温度至终锻温度的间隔。

利用铁碳合金相图,可以确定锻造的始锻温度和终锻温度, 如图所示。

始锻温度过高，容易产生过热和过烧缺陷，一般控制在固相线以下200℃左右。

终锻温度过高时,再结晶后的细小晶粒会继续长大；终锻温度过低时，不能保证钢的再结晶过程充分进行，使锻件产生冷变形强化和残余应力，有时因塑性太差而产生锻造裂纹。

因此，终锻温度应能保证坯料有足够的塑性和停锻后能获得细小的晶粒。

对于亚共析钢来说，其终锻温度一般在A 1 以上50～100℃。

对于过共析钢，其终锻温度应控制在A cm ～A l 之间，以便能通过锻造击碎网状渗碳体。

2.加热速度【加热速度】是指钢料在单位时间内升高的温度。

适当地提高加热速度。

可以提高生产率，降低燃料消耗，同时，还可以减少钢料在加热时的氧化、脱碳及晶粒粗大等缺陷。

但大型钢料和合金钢料的加热速度不宜过快。

否则容易产生裂纹。

3. 锻件冷却方法锻件的冷却方法也是影响锻件质量的重要因素之一。

如果冷却方法不适当 , 可使锻件产生翘曲变形、硬度过高和裂纹等缺陷。

锻件的冷却方法主要根据材料的化学成分、锻件形状和截面尺寸等因素来确定。

一般地说 ,合金元素和碳的含量越高 , 锻件形状越复杂和截面尺寸变化越大 , 就越是要采用缓慢的冷却方法。

低、中碳钢和低合金结构钢的小型锻件一般采用空冷 ( 在无风的空气中冷却 )；合金钢、碳素工具钢采用坑冷或箱冷 ( 在干砂子、石棉灰、炉灰等隔热材料覆盖下冷却 )；高碳钢和合金钢的大型锻件以及高合金钢的重要锻件采用炉冷 ( 在 500～700 ℃炉中随炉缓冷 ) 。

一般来说 , 锻件中碳及合金元素的含量愈高 , 锻件尺寸愈大 , 形状愈复杂 , 则冷却速度应愈缓慢。

锻造培训教程

锻造培训教程

方式
表1-3 锻件常用的冷却方式
特
点
适用场合
空冷
锻后置空气中散放，冷速快， 低碳、低合金中小件或锻后不直接
晶粒细化
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
一般锻件，锻后可直接切削
炉冷
锻后置原加热炉中，随炉冷 含碳或含合金成分较高的中、大件，
却，冷速极慢
锻后可切削
第二章 自由锻造
表1-2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 1300 1200 1100 900 800 700 600 /℃
1-4 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1-3。
表1-3 碳钢常见的加热缺陷
名称 氧化 脱碳 过热 过烧
实质
坯料表面铁元素氧化
坯料表面碳分氧化
加热温度过高，停留时间长造 成晶粒大 加热温度接近材料熔化温度， 造成晶粒界面杂质氧化
危害
烧损材料；降低锻 件精度和表学性能降低， 须再经过锻造或热处 理才能改善
坯料一锻即碎，只得 报废
防止（减少）措施
锻后在无风的空气中，放在干燥的地面上冷却。常用于低、中碳钢和 合金结构钢的小型锻件。 （2）坑冷
锻后在充填有石灰、砂子或炉灰的坑中冷却。常用于合金工具钢锻件， 而碳素工具钢锻件应先空冷至650～700℃，然后再坑冷。 （3）炉冷
锻后放入500～700℃的加热炉中缓慢冷却。常用于高合金钢及大型锻 件。
二、自由锻的基本工序 1. 镦粗 镦粗是使坯料的截面增大，高度减小的锻造工序。镦粗有完全镦粗、局部镦 粗和垫环镦粗等三种方式。局部镦粗按其镦粗的位置不同又可分为端部镦粗 和中间镦粗两种。如图2-1所示。 镦粗主要用来锻造圆盘类（如齿轮坯）及法兰等锻件，在锻造空心锻件时， 可作为冲孔前的预备工序，镦粗可作为提高锻造比的预备工序。 镦粗的一般规则、操作方法及注意事项如下： ⑴ 被镦粗坯料的高度与直径（或边长）之比应小于2.5～3，否则会镦弯（图 2-2a）。工件镦弯后应将其放平，轻轻锤击矫正（图2-2b）。局部镦粗时， 镦粗部分坯料的高度与直径之比也应小于2.5～3。 ⑵ 镦粗的始锻温度采用坯料允许的最高始锻温度，并应烧透。坯料的加热要 均匀，否则镦粗时工件变形不均匀，对某些材料还可能锻裂。

锻坯的加热和锻件的冷却

锻坯的加热和锻件的冷却
金工实习
锻坯的加热和锻件的冷却
1.1 锻坯加热的目的及锻造温度范围 1. 锻坯加热的目的
锻坯加热的目的是提高金属的塑性和降低其变形抗力， 即提高金属的可锻性。除少数具有良好塑性的金属可在常 温下锻造成形（称为冷锻）外，大多数金属在常温下的可 锻性较低。但将这些金属加热到一定温度后，可大大提高 其可锻性，并只需要施加较小的锻造力，便可使其发生较 大的塑性变形，这称为热锻。
锻坯的加热和锻件的冷却
1.3 锻件的常见加热缺陷 1. 氧化和脱碳
如果将金属坯料加热到高温，坯料表层中的铁将和炉气中的 氧化性气体（如氧气、二氧化碳、水蒸气、二氧化硫等）发生化 学反应，生成氧化皮，这种现象称为氧化。氧化造成金属烧毁， 每加热一次，烧损量约为坯料重量的2％～3％，严重的氧化会造 成锻件表面质量下降，加剧锻模磨损，降低模具的使用寿命。
锻坯的加热和锻件的冷却
感应加热是利用交流感应线圈产生交变磁场，使置 于线圈中的坯料产生涡流损耗和磁滞损耗而升温加热， 具有加热速度快、加热质量好、控温准确、易于实现自 动化等特点，但是成本高。感应器能加热的坯料尺寸小， 适合于模锻或有色金属坯料的大批量加热。接触加热是 利用大电流通过金属坯料产生的电阻热加热。这种加热 方式加热速度快、金属烧损少、热效率高，适合于模锻 坯料的大批量加热。
锻坯的加热和锻件的冷却
1. 手锻炉
手锻炉由灰坑、火沟槽、送风装置及其他辅助装置构成，其结构 简图如图1-1所示。手锻炉是以煤或焦炭作为燃料的火焰加热炉。煤由 前炉门7加入，放在炉箅4上面，而燃烧煤所用的空气则由鼓风机3经过 风管从炉箅4下面进入煤层。后炉门5一般都是与炉箅4相对的，这样不 仅便于出渣，而且也可以供加热长杆或轴类锻件时外伸之用。
锻坯的加热和锻件的冷却

第3章-热表处理工艺

第3章-热表处理工艺

（3） 阳极化
所谓阳极化是指用电化学的方法在铝及铝 合金表面获得一层氧化膜的方法，由于在 处理时零件为阳极，所以称为阳极氧化处 理（阳极化）。
氧化膜的性质： a．多孔：b．硬度高 c．化学稳定性好
d．绝缘性好：e．结合能力好：f．耐高温：
几乎所有的铝合金零件都能氧化。如机械 加工、钣金、部分铸造和焊接等铝制零件。 因此在航空工业、电气工业、各种机械制 造业、日用品工业获得了广泛的应用。
（3） 渗氮
（1）表面淬火
工件
表面淬火是将钢件 表面进行快速加热， 使其表面组织转变 为奥氏体，然后快 速冷却，表面层转 变为马氏体的一种 局部淬火的方法。
冷却水 感应线圈
冷却水
淬火喷水套 进水
图3-17 感应加热淬火示意图
（2）渗碳
( Carburize of steel )
液体渗碳剂 废气 沙封
20钢渗碳缓冷组织 ( 化染 )
580
表层珠光体 + 网状渗碳体; 中层珠光体; 内层铁素体 + 珠光体
（3） 渗氮( Nitridation of steel )
渗氮是将氮原子渗入钢 件表面，形成以氮化物 为主的渗氮层，以提高 渗层的硬度、耐磨性、 抗蚀性、疲劳强度等多 种性能。渗氮种类很多， 有气体渗氮法、盐浴氮 化法、软氮化、离子氮 化等。
（2）钢的磷化处理
钢铁零件在含有锰、铁、锌的磷酸盐溶液中，进 行化学处理，使其表面生成一层难溶于水的磷酸 盐保护膜的方法，叫做磷化处理。
磷化膜的外观由于基体材料及磷化工艺的不同可 由暗灰到黑灰色。磷化膜的主要成分由磷酸盐 Me3(PO4)2或磷酸氢盐（MeHPO4)的晶体组成。 用于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与防腐蚀 能力。

锻造工艺与模具设计-锻造的加热规范

锻造工艺与模具设计-锻造的加热规范
也称热应力），在温度高的表层部分，因其膨胀受到 中心部分约束，所引起的温度应力为压应力。而中心 部分则相反，为拉应力。
26
2) 组织应力 具有固态相变的钢，在加热时 表层先发生相变，内层后发生相变，相变前后 组织的比容发生变化，这样引起的内应力为组 织应力。
在钢料加热过程中，当温度应力和组织应力的 叠加超过强度极限时,就会形成裂纹。 防止方法：低温装炉、分段加热 （装炉温度控制在600℃以下，以较慢的速
7
②接触电加热：是以低压大电流直接通过金属坯料，由金
属坯料自身的电阻在通电时产生的热量而加热.常采用低电
压大电流的方法.
优点:加热速度快、金属烧损少、加热范围不受限制、热效
率高、设备简单、操作方便、适用于长坯料的整体或局部 加热.
缺点:对坯料的表面粗糙度和形状尺寸要求严格,特别是坯
料的端部要光洁、平整,下料规则.此外,加热温度的测量和 控制也比较困难.
细晶粒金属的塑性较粗晶粒的好，可锻性较好 , 但
变形抗力较大.
3
2)压力加工条件
变形温度 随着温度的升高，钢的强度下降，塑 性上升，即钢的可锻性变好.因此，压力加工都力 争在高温下进行，即确定锻造温度范围; 变形速度
随变形速度的增大，加工硬化严重，可锻性变 坏 .另一方面，在变形过程中，产生热效应现象 . 热 效应现象使金属的塑性提高，变形抗力减小，可锻 性变好. 但是，除了高速锤以外，在普通锻压设备上锻 造时产生的热量很少;因此,为提高金属塑性，降低 变形抗力，即增加金属的可锻性,坯料在锻前均需加 热.
电加热法按其传热方式可分为电阻加热（电阻炉
加热、接触电加热、盐浴炉加热）和感应加热.
6
1)电阻加热其传热原理与火焰加热相同。根据电阻

第3章锻造的加热规范

第3章锻造的加热规范
电阻炉加热、 盐浴炉加热、 接触电加热等。
(1) 电阻炉加热：利用 电流通过炉内的电 热体产生的热量， 加热炉内的金属坯 料。
• 电热体材料：铁铬铝合金、镍铬合金或 碳化硅元件、二硅化钼元件等。
• 该方法加热温度受到电热体使用温度的 限制，热效率比其他电加热低；
• 但加热的适应范围较大，便于实现加热 的机械化、自动化，也可用保护气体进 行少无氧化加热。
• 金属锻前加热方法，按所采用的热源不同， 可以分为两大类：火焰加热、电加热。
1. 火焰加热 • 火焰加热是一种传统的加热方法。 • 能源：燃料(煤、油、煤气等)燃烧时所产
生的热量； • 通过对流、辐射把热能传给坯料表面，再
由表面向中心热传导，使整个坯料加热。
• 优点：燃料来源方便、加热炉修造容易， 加热费用较低，适应性强。
• 因毛坯表面的热量必须依靠热传导方式 逐渐传到毛坯中心，故当加热时间给定 时，为了保证毛坯表面和中心所需的温 差，必须减小毛坯尺寸；
• 当毛坯温差和尺寸给定时，就要延长加 热时间。加热时间增长，会降低加热质 量。
• 在感应加热时，对于大直径坯料，要注 意保证坯料加热均匀。选用低电流频率， 增大电流透入深度，可以提高加热速度。
• 它们的高电阻，耐热性好，但电阻温度 系数较大。冷态时硬而脆。
(2) 盐浴炉加热：电 流通过炉内电极 产生的热量把导 电介质——盐熔 融，通过高温介 质的对流与传导 将埋入介质中的 金属加热。
• 加热不同的金属工件需要不同的温度；
• 许多盐各有其不同的熔点，对于从250～ 1300℃之间的任何温度都可以找到适当 的盐或几种盐的混合物，使盐的溶液在 这一温度时蒸发得很少，而同时又呈液 体流动状态。
• 综上所述，是否产生氧化取决于空气消 耗系数α，炉气的k1 、k2值及加热温度。

锻造炉的热量传输与热交换技术

锻造炉的热量传输与热交换技术

锻造炉的热量传输与热交换技术锻造炉是一种集燃烧、热量传输和热交换于一体的热处理设备，广泛应用于金属材料的加热和成形工艺中。

热量传输和热交换技术在锻造炉的设计和运营中起着关键的作用，直接影响到设备的加热效率、温度控制、能耗和产品质量。

本文将重点探讨锻造炉的热量传输与热交换技术，以及其在锻造过程中的应用。

首先，我们来了解锻造炉的热量传输过程。

锻造炉主要通过辐射、传导和对流三种方式进行热量传输。

辐射传热是指锻造炉内的燃烧产生的高温气体和火焰通过辐射方式将热量传递给待加热的工件表面。

传导传热是指热源与工件之间通过直接接触传递热量。

对流传热则是指燃烧产生的热气通过对流运动将热量传递给工件。

这三种传热方式的相互影响使得锻造炉能够高效地将热能转移到工件表面，提高加热速度和效率。

在锻造炉的热交换技术方面，采用适当的热交换设备可以有效地改善炉内的温度分布和加热效果。

常见的热交换设备包括燃烧器、烟气回收装置和空气预热器等。

燃烧器是锻造炉内燃烧燃料的关键设备，其燃烧效率和稳定性直接影响热量的产生和传递。

烟气回收装置可以回收燃烧产生的烟气中的热量，降低燃料的消耗和烟气的排放。

空气预热器则可以通过预热进入炉内的空气，提高燃烧效率，减少能耗。

这些热交换设备的合理运用可以提高锻造炉的热效率，降低能耗，并且减少环境污染。

在锻造过程中，锻造炉的热量传输和热交换技术的应用对保证产品质量和提高生产效率至关重要。

首先，热传输技术的优化可以提高加热速度和均匀性，避免工件表面和内部的温度差异对金属组织和性能的影响。

通过合理设计锻造炉的燃烧和传热系统，可以保证工件得到均匀加热，减少热应力和变形，提高产品的力学性能和表面质量。

其次，在锻造炉的热交换技术中，合理的燃烧和烟气回收装置可以降低燃料的消耗和烟气的排放，实现节能减排的目标。

锻造炉的热交换系统的优化可以实现高效利用燃烧产生的热能，减少能源浪费，降低生产成本。

同时，通过空气预热器预热进入炉腔的空气，可以提高燃烧效率，降低氮氧化物等有害气体的排放，对环境保护具有积极意义。

《热锻温锻成型工艺》课件

《热锻温锻成型工艺》课件
热锻温锻成型工艺
热锻温锻成型技术是一种重要的金属成型工艺，通过加热金属原料并施加压 力，使其塑性增加，从而实现精确的成形。
热锻温锻成型技术简介
热锻温锻成型技术利用高温条件下的塑性变形原理，将金属材料加热至一定 温度范围后，施加力量进行成型。这种技术能够有效提高金属工件的强度和 耐磨性。
热锻温锻成型工艺流程
热锻温锻成型工艺的发展趋势
随着科技的进步，热锻温锻工艺正向更高的精度、更复杂的形状和更高的效 率发展。新材料、新工艺的应用将推动热锻温锻成型工艺迈向新的发展阶段。
热锻温锻成型工艺的前景展望
热锻温锻技术在航空、汽车、能源等行业中的应用前景广阔。其高质量成形和优越的机械性能将为各领域的生 产制造带来更多的机遇和挑战。
与传统冷锻相比，热锻温锻过程中材料损失较少，可以节约成本。
3 良好的机械性能
热锻温锻工艺可以提高金属材料的强度和耐磨性，使其更适合高强度应用。
热锻温锻成型工艺空航天领 域具有广泛应用，可用于制 造发动机零件、航空构件等。
汽车工业
在汽车工业中，热锻温锻工 艺可用于制造发动机曲轴、 连杆等关键零件。
能源行业
能源行业中的石油、天然气 开采设备和核电设备等也可 以使用热锻温锻成型工艺。
热锻温锻成型工艺的应用案例
航空引擎零件
汽车曲轴
热锻温锻成型工艺在航空工业中 常用于制造引擎零件，如涡轮盘、 叶片等。
热锻温锻可以制造高强度、高耐 磨性的汽车曲轴，提高发动机性 能。
石油钻井设备
石油钻井设备中需要承受高压、 高温等恶劣环境，热锻温锻可提 供优质的零件。
1
预热
2
将材料加热至一定温度，以增加其塑性。
3
冷却
4
冷却成形后的工件，在保持其形状的同 时使其硬化。

工具钢锻造前加热工艺流程

工具钢锻造前加热工艺流程

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讲义——钢锭及钢坯加热基本知识

讲义——钢锭及钢坯加热基本知识

种类
名称
Q/(J/kg或J/m3)着火温度 /℃
优缺点
烟煤 固体燃料
焦炭
液体燃料 重油
优点：价格便宜、发热量高 缺点：不能达到完全燃烧，燃烧 时烟灰大，温度不易控制，劳动 (25~39)×106 650~800 条件差，劳动强度大 (21~34)×106 300~350 (40~44)×106 500~650 优点：发热量高，温度易控制 缺点：需增加辅助设备
钢锭及钢坯加热 基本知识
杨观强
前言：
加热是锻造项目的第一步，加热的好坏不仅决 定了锻造操作的成败，而且对工件质量、生产效率 具有重大影响。 由于金属的变形抗力随着加热温度升高而降低， 加热的目的就是提高金属塑性，使工件内部 组织均 匀，有利于金属流动成型并获得良好的锻后组织。 所以正确的加热时提高锻造生产率、保证锻件 质量、节约能源消耗、降低锻件成本的重要环节。
加热时奥氏体晶粒的长大：钢在加热时不仅发生 组织转变,而且晶粒还会长大.45钢加热时的组织转变 和奥氏体长大的状况见上图。 当温度升到AC1时，原组织中的珠光体开 始转变为 细小奥氏体晶粒。温度达到AC3时铁素体全部溶入奥 氏体，全部组织为细小的奥氏体晶粒。若温度逐渐升 高，则奥氏体晶粒也随之逐渐长大，但长大趋势开始 较快，而后渐渐慢。在一定温度下，奥氏体晶粒则随 着保温时间的增加而长大，但晶粒长大到一定时间后， 即使再延长保 温时间，也变化不大了。加热温度和 保温时间对晶粒长大的影响，如下图所示：
一、锻造加热的基本方法与设备
按使用的能源不同，锻造加热方法可分为火焰加热和电 加热两大类。 1. 火焰加热 火焰加热是利用燃料（煤、焦炭、重油、柴油、 煤气、天然气等）在火焰加热炉内燃烧，产生含有大量热能 的高温气体（火焰），通过对流、辐射把热能传给被加热金 属表面，再由表面向中心传导，将金属加热。 火焰加热具有燃料来源方便、炉子修建较容易、加热费 用低和加热的适应性强等优点。因此，在锻造加热被广泛采 用。其缺点是劳动条件差、加热速度较慢及加热质量较难控 制等。 2. 电加热 电加热是通过把电能转换为热能来加热金属。 电加热与火焰加热相比，它的优点是加热速度快，炉温 易于控制，氧化脱碳少，劳动条件好，便于实现机械化和自 动化。缺点是对被加热材料的尺寸和形状的适应性不够强， 设备结构复杂，投资费用高，加热成本高等。
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1、燃料加热
利用燃料燃烧时所产生的热量，通过对流、辐射加热坯料。
优点
燃料来源方便、 加热炉修造容易、 加热费低、适应 性强。
缺点
劳动条件差， 加热速度慢， 质量低、热效 率低。
应用范围
大、中、小 型坯料
3.1 锻前加热
2、电加热 利用电能转换热能来加热坯料。
•电阻加热
电阻炉加热
接触电加热
•感应加热
3.2.4应力的变化
如果坯料在加热过程的某一温度下，内应力 超过它的强度极限，就要产生裂纹。
产生裂纹的原因： 温度应力 组织应力 残余应力
3.2金属加热过程中的变化
3.2.4应力的变化
温度应力
定义：由于温度不均而产生的内应力 原因：坯料加热时表面和中心之间存在温度差，
表面受压应力，中心部位受拉应力。
3.1 锻前加热
电阻炉加热原理：利用电 流通过炉内的电热体产生 的能量，加热炉内的金属 坯料。
电热体材料： 铁铬铝合金 碳化硅元件 镍铬合金 二硅化钼
适用于低于 1100度
使用温度可高 于1350度
图3.1 电阻炉原理图 1－电热体 2－坯料 3－变压器
3.1 锻前加热
●接触电加热原理：
以低电压（一般为2～15V）大电流直接通 过金属坯料，由坯料自身电阻在通过电流 时产生的热量加热金属坯料。
●优点:
速度快、烧损少、加热范围不受限制、热 效率高、耗电少、成本低、设备简单、操 作方便、使用于长坯料的整体或局部加热 的优点。
●缺点：
对坯料的表面粗糙度和形状尺寸要求严格。
加热温度的测量和控制也比较困难。
概念
坯料在加热时，其 表层的碳和炉气中 的氧化性气体以及 某些还原性气体发 生化学反应，造成 坯料表层的含碳量 减少。
影响因素
1.坯料化学成分 2.炉气成分 3.加热温度 4.加热时间
防止措施
1.快速加热 2.控制加热炉气
的性质 3.炉内应保持不
大的正压力 4.介质保护加热
3.2金属加热过程中的变化
3.2.2 过热和过烧
2、过烧
概念
当坯料加热超过过 热温度，并且在此 温度下停留时间过 长，不但引起奥氏 体晶粒迅速长大， 而且还有氧化性气 体渗入晶界。
特点、危害
1. 易形成易熔共 晶氧化物，晶界 局部熔化，使晶 粒间结合完全破 坏。 2. 是加热的致命 缺陷，最后使坯 料报废。
防止措施
1.如坯料只发生局 部过烧，可将过烧 的部分切除。
3.3 锻造温度的确定
2、确定终锻温度？ 既要保证金属终锻前具有足够塑性， 又要保证锻件获得良好组织性能。
•钢的终锻温度应稍高于其再结晶 温度
•碳钢终锻温度约在Ar1线上25-75℃
3.3 锻造温度的确定
2、确定终锻温度 也与钢种、锻造工序、后续工艺有关
第3章 锻造的加热规范
3.1 锻前加热 3.2 金属加热过程中的变化 3.3 锻造温度范围的确定 3.4 锻造的加热规范 3.5 金属的少无氧化加热
3.1 锻前加热
3.1.1锻前加热的方法
锻前加热
提高金属塑性， 降低变形抗力， 使坯料易于变形 并获得良好的锻 件。
3.1 锻前加热
3.1.2锻前加热的方法
钢材加热时心部产生裂纹的倾向较大
3.2金属加热过程中的变化
3.2.4应力的变化
组织应力
定义：由于相变前后组织的比容发生而引起的内应力 原因：1）加热具有相变的坯料，表层首先发生相变，
形成拉应力，心部为压应力。 2）温度继续升高，心部也产生相变，心部为拉
应力，表层形成压应力。 钢材处在高温下，产生的组织应力会很快被松弛消失。
概念
金属在高温加热 时，表层中的离 子和炉内的氧化 性气体发生化学 反应，使表面生 成氧化物的现象。 也叫烧损。
影响因素
1.金属化学成分 2.炉气成分 3.加热温度 4.加热时间
防止措施
1.快速加热 2.控制加热炉气
的性质 3.炉内应保持不
大的正压力 4.介质保护加热
3.2金属加热过程中的变化
3.2.1 氧化、脱碳 2、脱碳
1、确定始锻温度？ 保证坯料在加热过程中不产生 过烧，也要尽力避免过热。
•碳钢始锻温度：比固相线低 150-250℃
•碳钢始锻温度随含碳量增加而 降低
3.3 锻造温度的确定
1、确定始锻温度
还应考虑坯料组织、锻造方式和 变形工艺过程等。
•钢锭始锻温度可比同种钢坯和 钢材高20-50℃ •大型锻件最后一火的始锻温度 应根据剩余锻造比确定，避免锻 后晶粒粗大。
图3.3 接触电加热原理图
1－变压器 2－坯料 3－触头
3.1 锻前加热
感应加热
坯料放入通过交变电流的螺旋线圈内，利用电磁感应发热 直接加热。 优点：速度快、质量好、温度易控制、烧损少、易实现机械化。
适于精密成形的加热。 缺点：加热的坯料尺寸范围窄、电能消耗大。
3.2金属加热过程中的变化
3.2.1 氧化、脱碳 1、氧化
3.2.2 过热和过烧
1、过热
概念
当钢加热超过某一 温度时，或在高温 下停留时间过长， 引起奥氏体晶粒迅 速长大的现象。
影响
1.晶粒粗大组织 若未消除，使强 度和冲击韧性降 低。 2.增加生产周期 时间。
2.避免截 面尺寸 相差大的坯料 同炉加热。
3.2金属加热过程中的变化
3.2金属加热过程中的变化
3.2.4应力的变化
残余应力
定义：钢锭在凝固和冷却过程中由于外层和中心冷却 次序不同而引起的内应力。
外层冷却快，应力为压应力；中心冷却慢，应力为 拉应力。
3.3 锻造温度的确定
锻造温度范围：坯料开始锻造时的温度和结束锻造 时的温度之间的温度区间
确定锻造温度范围的原则
2.控制加热温度、 限制坯料在高温时 的停留时间。
3.2金属加热过程中的变化
3.2.3 导温性的变化
热导率(λ)指在稳定条件下，1m厚的物体，两侧面温差为1℃， 1h内通过1m2面积传递的热量。 导温性：加热或者冷却时， 温度在金属内部的传播能力
热扩散率
几种钢的热导率随温度变化的规律
3.2金属加热过程中的变化
1. 使金属具有良好塑性和较 低的变形抗力；
2. 保证锻件质量； 3. 锻造温度范围尽可能宽。
3.3 锻造温度的确定
确定锻造温度范围的方法： 以合金平衡相图为基础，参考塑性图、抗力图和 再结晶图，由塑性、质量和变形抗力三个方面加 以综合分析。
3.3 锻造温度的确定
图3.6 碳钢的锻造温度范围
3.3 锻造温度的确定