锻造工艺学与模具设计——高等学校材料科学系列教材（第2版）

本教材以金属材料锻造过程为主线，按设备类型设立章节。重点叙述了自由锻、锤上模锻锻件的设计，变形工步的拟订以及锤用锻模的设计，锻模的延寿途径等内容。书中将液压机上模锻单设一章，是考虑到等温模锻技术已成为大型锻件和难变形材料的主要成形方法之一，其内容还要不断扩充。  

本书系统地介绍了在不同打击速度的锻压设备(锤、曲柄压力机、螺旋压力机、液压机)上生产锻件的工艺过程及模具设计等内容。以锤上模锻工艺及模具设计为主线，同时还介绍了下料、加热、自由锻、锻后处理方法等。此外，对锻模计算机辅助设计(CAD)、锻件生产成本分析做了简单介绍。本书可作为高等院校金属材料塑性加工专业的教材，亦可供工厂、研究所有关工程、科研技术人员参考。

第一章 锻造用材料准备
锻前材料准备，主要包含两项内容：一是选择材料；二是按锻件大小切成一定长度的毛坯。目前，锻造用原材料主要包括碳素钢、合金钢、不锈钢、高温合金、有色金属及其合金等。按加工状态分为钢锭、轧材、挤压棒材和锻坯等。大型锻件和某些合金钢的锻造一般直接用钢锭锻制，中小型锻件一般用轧材、挤压棒材和锻坯生产。
模锻件的质量除与原材料冶炼有关外，还与锻造工艺有关，因此，为便于进行锻件质量分析，对所加工的坯料首先应有所了解。
　　1—1 锻造用钢锭与型材
　一、钢锭的内部结构
　 钢锭内部组织结构，取决于浇注时钢液在锭模内的结晶条件，即结晶热力学和动力学条件。钢液在钢锭内各处的冷却与传热条件很不均匀，钢液由模壁向锭心、由底部向冒口逐渐冷凝选择结晶，从而造成钢锭的结晶组织、化学成分及夹杂物分布不均。从钢锭纵剖面结构示意图1—1可知，钢锭表层为细小等轴结晶区（亦称激冷区），向里为柱状结晶区，再往里为倾斜树枝状结晶区，心部为粗大等轴结晶区。由于选择结晶的缘故，心部上端聚集着轻质夹杂物和气体，并形成巨大的收缩孔，其周围还产生严重疏松。心部底端为沉积区，含有密度较大的夹杂物或合金元素。因此，钢锭的内部缺陷主要集中在冒口、底部及中心部分，其中冒口和底部作为废料应予切除。如切除不彻底，就会遗留在锻件内部而使锻件成为废品。钢锭底部和冒口占钢锭质量的5％～7％和18％～25％。对于合金钢，切除的冒口占钢锭的25％～30％，底部占7％～10％。
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