热挤压与温锻工艺(如何合理的设定锻造温度范围？)

Posted 2023-06-02

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热挤压与温锻工艺(如何合理的设定锻造温度范围？)

锻造温度范围指的是开始锻造的温度（始锻温度）和结束锻造的温度（终锻温度）之间的一段温度区域。

合理的设定锻造温度范围的原则是：要保证金属在此温度范围内，具有较高的塑性和较低的变形抗力，能以最少的火次，获得合适的金相组织与力学性能。其中，始锻温度应保证，在终锻之前金属还有足够的塑形，在锻后金属仍能获得再结晶组织。过高的终锻温度，除了会增加能源消耗外，也会使得锻件在冷却过程中，晶粒继续长大，从而降低其力学性能，尤其是冲击韧度；终锻温度若低于再结晶温度，锻坯内部会出现加工硬化，使塑性降低，变形抗力急剧增大，内部产生较大的残余应力，导致坯料在锻造或后续工序中产生开裂。因此，终锻温度一般要高于金属的再结晶温度50～100°C。

碳钢的锻造温度范围的设定主要可以根据铁-碳相图确定。

碳钢的始锻温度随含碳量的增加而降低，合金钢的始锻温度一般可参照含碳量相同的碳钢来确定，合金钢的始锻温度随含碳量的增加降低的更多。

钢锭在液态凝固时，其原始晶粒组织比较稳定，过烧的倾向较小，因此钢锭的始锻温度可以比同钢种的钢坯和钢材高20-50℃；钢坯在高温单相区（如GSE线以上的奥氏体区）具有良好的塑形。因此亚共析钢，一般在GS线以上15-50℃左右锻造。低碳钢（含碳量ωc<0.3%），由于其在GS线以下的两相区（α+γ）也有足够的塑形，因此终锻温度可以在GS线以下。较低的温度，可使材料在剧烈变形过程中，通过位错强化的方式提升材料的强度，同时通过部分再结晶铁素体的细晶强化提高材料强度而不降低韧性。过共析钢，温度降至SE线以下，开始沿晶界析出二次碳化物。为了打碎这些渗碳体，可AE线以下的两相区，继续锻打，在锻坯塑形显著降低之前，停止锻打。过共析钢的终锻温度一般应该高于SE’线50-100℃以上。

其他材料的锻造温度范围，如有色金属、不锈钢、高温合金以及不发生相变的钢种（如奥氏体钢、铁素体钢）等，其锻造温度范围，则需要通过各种试验，以及金相图、塑性图、抗力图和再结晶图综合分析等，最终确定出合理的锻造温度范围。对于冷却时不产生重结晶转变奥氏体钢、铁素体钢等，由于不能用热处理方法细化晶体，所以必须严格控制终锻温度，终锻温度不能过高。

由于生产条件的不同，各工厂所用的锻造温度也不完全相同。钢料和有色金属的锻造温度，都可以参考相应的《常用金属材料锻造温度范围表》。

一般情况下，钢的含碳量在5‰千以内的，锻造温度范围为1250~800 C°；含碳量大于5‰的，锻造温度范围为1200~850C°；

普通碳素钢的锻造温度范围为1300~700 C°，优质碳素钢的锻造温度范围1250~800 C°；合金结构钢的锻造温度范围1200~800 C°，碳素工具钢的锻造温度范围1150~750 C°；合金工具钢的锻造温度范围1150~800 C°，高速工具钢的锻造温度范围1150~900 C°，合不锈耐酸钢的锻造温度范围1200~750 C°，热耐不起皮钢的锻造温度范围1150~800 C°，弹簧钢的锻造温度范围1150~800 C°，合金结构钢的锻造温度范围1100~800 C°。

高温合金的锻造温度范围，铁基合金为1150~850 C°，镍基合金为1160~950 C°。

有色金属的锻造温度范围：锌165~110 C°，黄铜850~650 C°，青铜850~650 C°，白铜1120~700 C°，纯铜950~800 C°，工业纯铝470~380 C°，防锈铝450~380 C°，硬铝470~380 C°，锻铝480~380 C°，超硬铝450~380 C°，镁合金430~300 C°。

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