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常用特种合金锻造特点比较

日期: 2017-04-12
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不同特种合金的锻造既有共性,又有个性。表1-2-1定性地列出不同特种合金锻造工艺过程的特点,以便有针对性地制定合理的锻造工艺规范和选择设备。

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表1-2-1仅为定性地对不同类别特种合金的主要锻造特点比较,其内容和具体的量化指标可能存在较大差异。现针对每一类特种合金最突出的锻造特点补充说明如下:
 
1.高温合金
 
在常用的特种合金锻造中,高温合金的锻造问题最多,难度也最大,是难变形合金的典型代表。它们的工艺塑性低、变形抗力大和变形温度范围窄。虽然,其他特种合金可能也会有同样的问题,但高温合金的问题最严重,例如,高温合金对锻造的应力状态及工艺方法要求最严格,对设备的加载速度也要求较高;所有高温合金都不能通过热处理细化晶粒组织,因而晶粒尺寸完全靠控制锻造工艺参数保证。表1-2-1中建议对高温合金采用中性气氛加热和采用玻璃防护润滑剂润滑和保护毛坯,主要是因为它们的热导率低,为了减少加热过程中毛坯表面合金元素贫化和锻造过程中的表面温降,从而导致变形抗力升高和塑性降低。此外,高温合金的热导率低,毛坯需要缓慢加热。
 
2.钛合金
 
钛合金的主要锻造特点是它的化学性质活泼,极易吸氢和吸氧,从而形成表面脆化层、降低塑性;另外,在锻造过程中金属流动产生的新鲜金属表面会牢牢地粘附在模具表面上,导致锻件和模具同时报废。因此,模锻的毛坯必须涂覆玻璃防护润滑剂将锻件和模具隔开;毛坯涂覆玻璃防护润滑剂后,毛坯与模具的摩擦系数大幅度下降,使锻造压力降低,缓解了钛合金变形抗力高的不利因素;此外,毛坯涂覆玻璃防护润滑剂后还减少毛坯的温降和防止或减少锻件表面形成脆化层。钛合金应采用中性或微氧化气氛加热,主要是为了减少加热过程中吸收有害气体和在锻件表面形成脆化层,降低锻件性能;此外,钛合金的热导率低,毛坯需要缓慢加热。
 
3.不锈钢
 
不锈钢的主要锻造特点是变形抗力高以及双相不锈钢的变形温度范围较窄,而单相不锈钢不能用热处理方法调整锻件组织和性能。其锻造的难度虽然低于高温合金等其他特种合金,但却远远大于普通结构钢。
 
4.铝合金
 
铝合金的主要锻造特点在于变形温度范围窄,一般为100℃~150℃。为扩大锻造温度区间,通常要求尽可能将毛坯加热到上限温度。为防止过热、并保证加热均匀,要求在具有强制空气循环的电炉内加热,以加速热量的传递,使炉膛内温度分布均匀,确保模锻毛坯加热温度能控制在±5℃范围内。另外,铝合金对应变速率敏感,铸锭应在压应力状态下、工作速度低的液压机挤压或轧制开坯,大型铝合金模锻件通常选用液压机模锻,中小型铝合金模锻件可以在机械压力机和螺旋压力机上锻造,但不推荐采用锤上模锻。
 
5.镁合金
 
镁合金的主要锻造特点在于变形温度范围窄,一般为70℃~150℃,为扩大锻造温度区间,通常要求尽可能将毛坯加热到上限温度。为防止过热并保证加热均匀,要求在具有强制空气循环的电炉内加热,以加速热量的传递,使炉膛内温度分布均匀,使模锻毛坯加热温度能控制在±5℃范围内。另外,镁合金在低速度下具有较高的热塑性,为避免产生裂纹,最好采用液压机锻造,也可以在机械压力机和螺旋压力机上锻造,但不推荐采用锤上模锻。
 
6.铜合金
 
尽管多数铜合金的塑性高、流动性好,可以采用各种设备和锻造工艺方法锻造,但铜合金更适于挤压成形;大型铜合金铸锭在开坯前要进行均匀化退火(消除内应力),以改善塑性。铜合金适于在中性或微氧化气氛中加热,在微还原性气氛中加热可能导致“氢病”。另外,铜合金终锻温度要高于脆性温度区,应在650℃以上停锻。

本文节选自中国锻压协会“锻件生产技术丛书”《特种合金及其锻造》。本书以特种合金特性及其工艺性能为切入点,论述了锻造工艺性能与制定锻造工艺参数和选择设备的关系及其对锻件质量的影响。每章还分别介绍了军、民用典型锻件的锻造实例。

“锻件生产技术丛书”共分十册,包括《金属锻造原理》《锻造工艺模拟》《自由锻造》《末端工艺及其设备使用特性》《冷锻与温锻》《特种锻造》《特种合金及其锻造》《汽车典型锻件生产》《锻造模具与润滑》和《锻造加热与热处理及节能环保》。

 

 

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