鍛壓加工為什麼提高零件性能

㈠ 請問鍛造對金屬組織、性能的影響與鍛件缺陷有哪些

鍛件的缺陷包括表面缺陷和內部缺陷。有的鍛件缺陷會影響後續工序的加工質量，有的則嚴重影響鍛件的性能，降低所製成品件的使用壽命，甚至危及安全。因此，為提高鍛件質量，避免鍛件缺陷的產生，應採取相應的工藝對策，同時還應加強生產全過程的質量控制。本章概要介紹三方面的問題：鍛造對金屬組織、性能的影響與鍛件缺陷；鍛件質量檢驗的內容和方法；鍛件質量分析的一般過程。
（一）鍛造對金屬組織和性能的影響鍛造生產中，除了必須保證鍛件所要求的形狀和尺寸外，還必須滿足零件在使用過程中所提出的性能要求，其中主要包括：強度指針、塑性指針、沖擊韌度、疲勞強度、斷裂韌度和抗應力腐蝕性能等，對高溫工作的零件，還有高溫瞬時拉伸性能、持久性能、抗蠕變性能和熱疲勞性能等。鍛造用的原材料是鑄錠、軋材、擠材和鍛坯。而軋材、擠材和鍛坯分別是鑄錠經軋制、擠壓及鍛造加工後形成的半成品。鍛造生產中，採用合理的工藝和工藝參數，可以通過下列幾方面來改善原材料的組織和性能：1）打碎柱狀晶，改善宏觀偏析，把鑄態組織變為鍛態組織，並在合適的溫度和應力條件下，焊合內部孔隙，提高材料的緻密度；2）鑄錠經過鍛造形成纖維組織，進一步通過軋制、擠壓、模鍛，使鍛件得到合理的纖維方向分布；3）控制晶粒的大小和均勻度；4）改善第二相（例如：萊氏體鋼中的合金碳化物）的分布；5）使組織得到形變強化或形變相變強化等。由於上述組織的改善，使鍛件的塑性、沖擊韌度、疲勞強度及持久性能等也隨之得到了提高，然後通過零件的最後熱處理就能得到零件所要求的硬度、強度和塑性等良好的綜合性能。但是，如果原材料的質量不良或所採用的鍛造工藝不合理，則可能產生鍛件缺陷，包括表面缺陷、內部缺陷或性能不合格等。
（二）原材料對鍛件質量的影響原材料的良好質量是保證鍛件質量的先決條件，如原材料存在缺陷，將影響鍛件的成形過程及鍛件的最終質量。如原材料的化學元素超出規定的范圍或雜質元素含量過高，對鍛件的成形和質量都會帶來較大的影響，例如：S、B、Cu、Sn等元素易形成低熔點相，使鍛件易出現熱脆。為了獲得本質細晶粒鋼，鋼中殘余鋁含量需控制在一定范圍內，例如Al酸0．02％～0．04％（質量分數）。含量過少，起不到控制晶粒長大的作用，常易使鍛件的本質晶粒度不合格；含鋁量過多，壓力加工時在形成纖維組織的條件下易形成木紋狀斷口、撕痕狀斷口等。又如，在1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼中，Ti、Si、Al、Mo的含量越多，則鐵素體相越多，鍛造時愈易形成帶狀裂紋，並使零件帶有磁性。如原材料內存在縮管殘余、皮下起泡、嚴重碳化物偏析、粗大的非金屬夾雜物（夾渣）等缺陷，鍛造時易使鍛件產生裂紋。原材料內的樹枝狀晶、嚴重疏鬆、非金屬夾雜物、白點、氧化膜、偏析帶及異金屬混人等缺陷，易引起鍛件性能下降。原材料的表面裂紋、折疊、結疤、粗晶環等易造成鍛件的表面裂紋。
（三）鍛造工藝過程對鍛件質量的影響鍛造工藝過程一般由以下工序組成，即下料、加熱、成形、鍛後冷卻、酸洗及鍛後熱處理。鍛造過程中如果工藝不當將可能產生一系列的鍛件缺陷。加熱工藝包括裝爐溫度、加熱溫度、加熱速度、保溫時間、爐氣成分等。如果加熱不當，例如加熱溫度過高和加熱時間過長，將會引起脫碳、過熱、過燒等缺陷。對於斷面尺寸大及導熱性差、塑性低的坯料，若加熱速度太快，保溫時間太短，往往使溫度分布不均勻，引起熱應力，並使坯料發生開裂。鍛造成形工藝包括變形方式、變形程度、變形溫度、變形速度、應力狀態、工模具的情兄和潤滑條件等，如果成形工藝不當，將可能引起粗大晶粒、晶粒不均、各種裂紋、折疊。寒流、渦流、鑄態組織殘留等。鍛後冷卻過程中，如果工藝不當可能引起冷卻裂紋、白點、網狀碳化物等。
（四）鍛件組織對最終熱處理後的組織和性能的影響奧氏體和鐵素體耐熱不銹鋼、高溫合金、鋁合金、鎂合金等在加熱和冷卻過程中，沒有同素異構轉變的材料，以及一些銅合金和鈦合金等，在鍛造過程中產生的組織缺陷用熱處理的辦法不能改善。在加熱和冷卻過程中有同素異構轉變的材料，如結構鋼和馬氏體不銹鋼等，由於鍛造工藝不當引起的某些組織缺陷或原材料遺留的某些缺陷，對熱處理後的鍛件質量有很大影響。現舉例說明如下：
1）有些鍛件的組織缺陷，在鍛後熱處理時可以得到改善，鍛件最終熱處理後仍可獲得滿意的組織和性能。例如，在一般過熱的結構鋼鍛件中的粗晶和魏氏組織，過共析鋼和軸承鋼由於冷卻不當引起的輕微的網狀碳化物等。
2）有些鍛件的組織缺陷，用正常的熱處理較難消除，需用高溫正火、反復正火、低溫分解、高溫擴散退火等措施才能得到改善。例如，低倍粗晶、9Cr18不銹鋼的孿晶碳化物等。
3）有些鍛件的組織缺陷，用一般熱處理工藝不能消除，結果使最終熱處理後的鍛件性能下降，甚至不合格。例如，嚴重的石狀斷口和棱面斷口、過燒、不銹鋼中的鐵素體帶、萊氏體高合金工具鋼中的碳化物網和帶等。
4）有些鍛件的組織缺陷，在最終熱處理時將會進一步發展，甚至引起開裂。例如，合金結構鋼鍛件中的粗晶組織，如果鍛後熱處理時未得到改善，在碳、氮共滲和淬火後常引起馬氏體針粗大和性能不合格；高速鋼中的粗大帶狀碳化物，淬火時常引起開裂。鍛造過程中常見的缺陷及其產生原因在第二章中將具體介紹。應當指出，各種成形方法中的常見缺陷和各類材料鍛件的主要缺陷都是有其規律的。不同成形方法，由於其受力情況不同，應力應變特點不一樣，因而可能產生的主要缺陷也是不一樣的。例如，坯料鐓粗時的主要缺陷是側表面產生縱向或45°方向的裂紋，錠料鐓粗後上、下端常殘留鑄態組織等；矩形截面坯料拔長時的主要缺陷是表面的橫向裂紋和角裂，內部的對角線裂紋和橫向裂紋；開式模鍛時的主要缺陷則是充不滿、折疊和錯移等。各主要成形工序中常見的缺陷將在第四章中詳細介紹。不同種類的材料，由於其成分、組織不同，在加熱、鍛造和冷卻過程中，其組織變化和力學行為也不同，因而鍛造工藝不當時，可能產生的缺陷也有其特殊性。例如，萊氏體高合金工具鋼鍛件的缺陷主要是碳化物顆粒粗大、分布不均勻和裂紋，高溫合金鍛件的缺陷主要是粗晶和裂紋；奧氏體不銹鋼鍛件的缺陷主要是晶間貧鉻，抗晶間腐蝕能力下降，鐵素體帶狀組織和裂紋等；鋁合金鍛件的缺陷主要是粗晶、折疊、渦流、穿流等。

㈡ 鍛壓的目的

鍛壓是鍛造和沖壓的合稱，是利用鍛壓機械的錘頭、砧塊、沖頭或通過模具對坯料施加壓力，使之產生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的製件的成形加工方法。

在鍛造加工中，坯料整體發生明顯的塑性變形，有較大量的塑性流動；在沖壓加工中，坯料主要通過改變各部位面積的空間位置而成形，其內部不出現較大距離的塑性流動。鍛壓主要用於加工金屬製件，也可用於加工某些非金屬，如工程塑料、橡膠、陶瓷坯、磚坯以及復合材料的成形等。

鍛壓和冶金工業中的軋制、拔制等都屬於塑性加工，或稱壓力加工，但鍛壓主要用於生產金屬製件，而軋制、拔制等主要用於生產板材、帶材、管材、型材和線材等通用性金屬材料。

人類在新石器時代末期，已開始以錘擊天然紅銅來製造裝飾品和小用品。中國約在公元前2000多年已應用冷鍛工藝製造工具，如甘肅武威皇娘娘台齊家文化遺址出土的紅銅器物，就有明顯的錘擊痕跡。商代中期用隕鐵製造武器，採用了加熱鍛造工藝。春秋後期出現的塊煉熟鐵，就是經過反復加熱鍛造以擠出氧化物夾雜並成形的。

最初，人們靠掄錘進行鍛造，後來出現通過人拉繩索和滑車來提起重錘再自由落下的方法鍛打坯料。14世紀以後出現了畜力和水力落錘鍛造。

1842年，英國的內史密斯製成第一台蒸汽錘，使鍛造進入應用動力的時代。以後陸續出現鍛造水壓機、電機驅動的夾板錘、空氣鍛錘和機械壓力機。夾板錘最早應用於美國內戰(1861～1865)期間，用以模鍛武器的零件，隨後在歐洲出現了蒸汽模鍛錘，模鍛工藝逐漸推廣。到19世紀末已形成近代鍛壓機械的基本門類。

20世紀初期，隨著汽車開始大量生產，熱模鍛迅速發展，成為鍛造的主要工藝。20世紀中期，熱模鍛壓力機、平鍛機和無砧鍛錘逐漸取代了普通鍛錘，提高了生產率，減小了振動和雜訊。隨著鍛坯少無氧化加熱技術、高精度和高壽命模具、熱擠壓，成形軋制等新鍛造工藝和鍛造操作機、機械手以及自動鍛造生產線的發展，鍛造生產的效率和經濟效果不斷提高。

冷鍛的出現先於熱鍛。早期的紅銅、金、銀薄片和硬幣都是冷鍛的。冷鍛在機械製造中的應用到20世紀方得到推廣，冷鐓、冷擠壓、徑向鍛造、擺動輾壓等相繼發展，逐漸形成能生產不需切削加工的精密製件的高效鍛造工藝。

早期的沖壓只利用鏟、剪、沖頭、手錘、砧座等簡單工具，通過手工剪切、沖孔、鏟鑿、敲擊使金屬板材(主要是銅或銅合金板等)成形，從而製造鑼、鐃、鈸等樂器和罐類器具。隨著中、厚板材產量的增長和沖壓液壓機和機械壓力機的發展，沖壓加工也在19世紀中期開始機械化。

1905年美國開始生產成卷的熱連軋窄帶鋼，1926年開始生產寬頻鋼，以後又出現冷連軋帶鋼。同時，板、帶材產量增加，質量提高，成本降低。結合船舶、鐵路車輛、鍋爐、容器、汽車、制罐等生產的發展，沖壓已成為應用最廣泛的成形工藝之一。

鍛壓主要按成形方式和變形溫度進行分類。按成形方式鍛壓可分為鍛造和沖壓兩大類；按變形溫度鍛壓可分為熱鍛壓、冷鍛壓、溫鍛壓和等溫鍛壓等。

熱鍛壓是在金屬再結晶溫度以上進行的鍛壓。提高溫度能改善金屬的塑性，有利於提高工件的內在質量，使之不易開裂。高溫度還能減小金屬的變形抗力，降低所需鍛壓機械的噸位。但熱鍛壓工序多，工件精度差，表面不光潔，鍛件容易產生氧化、脫碳和燒損。

冷鍛壓是在低於金屬再結晶溫度下進行的鍛壓，通常所說的冷鍛壓多專指在常溫下的鍛壓，而將在高於常溫、但又不超過再結晶溫度下的鍛壓稱為溫鍛壓。溫鍛壓的精度較高，表面較光潔而變形抗力不大。

在常溫下冷鍛壓成形的工件，其形狀和尺寸精度高，表面光潔，加工工序少，便於自動化生產。許多冷鍛、冷沖壓件可以直接用作零件或製品，而不再需要切削加工。但冷鍛時，因金屬的塑性低，變形時易產生開裂，變形抗力大，需要大噸位的鍛壓機械。

等溫鍛壓是在整個成形過程中坯料溫度保持恆定值。等溫鍛壓是為了充分利用某些金屬在等一溫度下所具有的高塑性，或是為了獲得特定的組織和性能。等溫鍛壓需要將模具和坯料一起保持恆溫，所需費用較高，僅用於特殊的鍛壓工藝，如超塑成形。

鍛壓可以改變金屬組織，提高金屬性能。鑄錠經過熱鍛壓後，原來的鑄態疏鬆、孔隙、微裂等被壓實或焊合；原來的枝狀結晶被打碎，使晶粒變細；同時改變原來的碳化物偏析和不均勻分布，使組織均勻，從而獲得內部密實、均勻、細微、綜合性能好、使用可靠的鍛件。鍛件經熱鍛變形後，金屬是纖維組織；經冷鍛變形後，金屬晶體呈有序性。

鍛壓是使金屬進行塑性流動而製成所需形狀的工件。金屬受外力產生塑性流動後體積不變，而且金屬總是向阻力最小的部分流動。生產中，常根據這些規律控制工件形狀，實現鐓粗拔長、擴孔、彎曲、拉深等變形。

鍛壓出的工件尺寸精確、有利於組織批量生產。模鍛、擠壓、沖壓等應用模具成形的尺寸精確、穩定。可採用高效鍛壓機械和自動鍛壓生產線，組織專業化大批量或大量生產。

鍛壓的生產過程包括成形前的鍛坯下料、鍛坯加熱和預處理；成形後工件的熱處理、清理、校正和檢驗。常用的鍛壓機械有鍛錘、液壓機和機械壓力機。鍛錘具有較大的沖擊速度，利於金屬塑性流動，但會產生震動；液壓機用靜力鍛造，有利於鍛透金屬和改善組織，工作平穩，但生產率低；機械壓力機行程固定，易於實現機械化和自動化。

未來鍛壓工藝將向提高鍛壓件的內在質量、發展精密鍛造和精密沖壓技術、研製生產率和自動化程度更高的鍛壓設備和鍛壓生產線、發展柔性鍛壓成形系統、發展新型鍛壓材料和鍛壓加工方法等方面發展。

提高鍛壓件的內在質量，主要是提高它們的機械性能(強度、塑性、韌性、疲勞強度)和可靠度。這需要更好地應用金屬塑性變形理論；應用內在質量更好的材料；正確進行鍛前加熱和鍛造熱處理；更嚴格和更廣泛地對鍛壓件進行無損探傷。

少、無切削加工是機械工業提高材料利用率、提高勞動生產率和降低能源消耗的最重要的措施和方向。鍛坯少、無氧化加熱，以及高硬、耐磨、長壽模具材料和表面處理方法的發展，將有利於精密鍛造、精密沖壓的擴大應用。

㈢ 為什麼重要的機器零部件都要通過鍛壓加工生產

也有冷鍛好像，鍛壓加工的零件組織狀態和應力集中情況相對鑄造要好得多，鍛壓的工藝程序比鑄造方便一些吧可能，而且重要的機器零部件大都以鋼為材料，鋼的鍛壓性能好

㈣ 為何機械零件的重要受力件大都採用鍛造成形

1、重要受力部件經過受力分析後就要確定所選用材質，如果選擇鋼件材質，則專需要鍛屬造後再進行機械加工。這主要是為了消除應力。
2、受力部件本身要受到設計要求的機械載荷，再加上製造過程中產生的內部應力，在結構薄弱處容易發生斷裂。
3、鍛造的目的是使金屬內部晶粒細化，從而消除鋼材毛胚內部的應力，同時防止後續加工中的零件變形，晶粒細化一定程度上還可以增強金屬的抗疲勞強度。
4、為了最大程度減小應力，在重要受力件加工後期還需要進行熱處理。

㈤ 鍛壓的特性

鍛壓的特點是：
鍛壓可以改變金屬組織，提高金屬性能。鑄錠經過熱鍛壓後，原來的鑄態疏鬆、孔隙、微裂等被壓實或焊合；原來的枝狀結晶被打碎，使晶粒變細；同時改變原來的碳化物偏析和不均勻分布，使組織均勻，從而獲得內部密實、均勻、細微、綜合性能好、使用可靠的鍛件。鍛件經熱鍛變形後，金屬是纖維組織；經冷鍛變形後，金屬晶體呈有序性。
鍛壓是使金屬進行塑性流動而製成所需形狀的工件。金屬受外力產生塑性流動後體積不變，而且金屬總是向阻力最小的部分流動。生產中，常根據這些規律控制工件形狀，實現鐓粗拔長、擴孔、彎曲、拉深等變形。
鍛壓出的工件尺寸精確、有利於組織批量生產。模鍛、擠壓、沖壓等應用模具成形的尺寸精確、穩定。可採用高效鍛壓機械和自動鍛壓生產線，組織專業化大批量或大量生產。
鍛壓的生產過程包括成形前的鍛坯下料、鍛坯加熱和預處理；成形後工件的熱處理、清理、校正和檢驗。常用的鍛壓機械有鍛錘、液壓機和機械壓力機。鍛錘具有較大的沖擊速度，利於金屬塑性流動，但會產生震動；液壓機用靜力鍛造，有利於鍛透金屬和改善組織，工作平穩，但生產率低；機械壓力機行程固定，易於實現機械化和自動化。未來鍛壓工藝將向提高鍛壓件的內在質量、發展精密鍛造和精密沖壓技術、研製生產率和自動化程度更高的鍛壓設備和鍛壓生產線、發展柔性鍛壓成形系統、發展新型鍛壓材料和鍛壓加工方法等方面發展。
提高鍛壓件的內在質量，主要是提高它們的機械性能(強度、塑性、韌性、疲勞強度)和可靠度。這需要更好地應用金屬塑性變形理論；應用內在質量更好的材料；正確進行鍛前加熱和鍛造熱處理；更嚴格和更廣泛地對鍛壓件進行無損探傷。
少、無切削加工是機械工業提高材料利用率、提高勞動生產率和降低能源消耗的最重要的措施和方向。鍛坯少、無氧化加熱，以及高硬、耐磨、長壽模具材料和表面處理方法的發展，將有利於精密鍛造、精密沖壓的擴大應用。

㈥ 為何鍛件質量優於鑄件和焊接件

你好，鍛件是金屬來在固態加自熱後通過鍛壓成形的。它要求金屬要有良好的熱塑性（也叫鍛造性}，一般鍛件均為鋼件，它的強度高、塑性好，適合於製造受力大，要求高的重要零部件。如螺栓、軸類、齒輪等。
鑄件金屬是在液態澆注到鑄型內而成形的。它要求液態金屬有良好的流動性和填充性等（也叫鑄造性），鋼鐵鑄件中分為鑄鋼和鑄鐵兩種，鑄鐵件含碳量比鋼高，其強度較比鋼低，塑性較差，一般適合製作承受力不太大的零件，如機床身、低壓閥門座等；鑄鋼件強度較高，用於製作形狀復雜的零件，如鏈軌板、高壓閥門座等。
焊接件的組織性能介於鍛件和鑄件之間。
望採納，謝謝。

㈦ 為什麼綜合力學性能要求較高的零件多用鍛造方法而不用鑄造方法製造

因為鍛造件的力學性能好。經過鍛造，抗拉強度、屈服強度都變高了。鍛造你可以理解成專千錘百煉。屬鐵匠打鐵就是鍛造。千錘百煉才能更硬硬強。
鑄造適合做結構復雜的件，但是他的力學性能沒有鍛造的好。
一個緊，一個不緊。

㈧ 鍛造加工與其他加工方法相比，有哪些優勢

通過鍛造來能消除金屬在冶煉過源程中產生的鑄態疏鬆等缺陷，優化微觀組織結構，同時由於保存了完整的金屬流線，鍛件的機械性能一般優於同樣材料的鑄件。相關機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多採用鍛件。
利用金屬的塑性對金屬坯料施加外力，使其產生塑性變形、改變尺寸、形狀及改善性能，用以製造機械零件、工件、工具或毛坯的成型加工方法就是鍛造。

㈨ 鍛造加工能改善坯料的力學性能嗎

與鑄件相比，金屬經過鍛造加工後能改善其組織結構和力學性能。鑄造組織專經過鍛造方法屬熱加工變形後由於金屬的變形和再結晶，使原來的粗大枝晶和柱狀晶粒變為晶粒較細、大小均勻的等軸再結晶組織，使鋼錠內原有的偏析、疏鬆、氣孔、夾渣等壓實和焊合，其組織變得更加緊密，提高了金屬的塑性和力學性能。
鑄件的力學性能低於同材質的鍛件力學性能。此外，鍛造加工能保證金屬纖維組織的連續性，使鍛件的纖維組織與鍛件外形保持一致，金屬流線完整，可保證零件具有良好的力學性能與長的使用壽命採用精密模鍛、冷擠壓、溫擠壓等工藝生產的鍛件，都是鑄件所無法比擬的