高合金钢锻造操作有哪些要求

① 钢的锻造温度范围是如何确定的始锻温度和终锻温度过高或过低各有何问题

始锻温度是开始袭锻造的温度，也是允许的最高加热温度。始锻温度不宜过高，否则可能造成过烧和过热，但始锻温度也不宜太低，否则将缩短锻造操作时间，缩小锻造温度范围，增加锻造的困难。一般将始锻温度控制在固相线以下150~250℃。 

终锻温度是停止锻造的温度。终端温度过高，停止锻造后晶粒在高温下继续长大，使锻件晶粒粗大，降低锻件的力学性能；终锻温度过低时，锻件塑性不良，变形困难，内应力增大，甚至导致锻件产生裂纹。碳素钢的终锻温度约为800℃，合金钢一般为800~900℃。

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锻造温度与锻造工艺有关，大型件有时要分成三火完工，那最后一次变形前的加热温度和保温时间要酌情而定——看变形量而定。临界变形量－温度－晶粒大小三者间的三轴图在锻造手册等有关资料里找得到，一般最后一火加热温度低一些，1150～1180℃，如果已没有多少变形量（或锻造比≤1.2之类），可将加热温度控制在1050℃——对大多数合金结构钢来说，晶粒快速长大是从1050℃以上开始的。

因为尽管表面温度（尤其是边角温度）低一些，内部温度可能还比较高。这时内热外冷，有较好的“模壳效应”，有利压实内部材料，锻件外形也容易精整。

② 高温合金钢锻造工艺有何特点

锻造温度区间窄(一般为100℃左右)，
所以其停锻温度要求不低于950℃
同时，
高温合金在变形温度下有较高的变形抗力和强化倾向，
变形程度和变形速度越大、变形温度越低，
其变形抗力越高。镍基合金的变形抗力一般为合金结构钢的3～
4倍。为了防止锻件粗晶，既要使变形均匀，
又要使变形程度不致进入临界变形程度的范围
除控制锻造温度外，应避免重锤连击，
因为单锤变形量过大引起的剧烈变形热效应可能造成锻件局部粗晶，
因此在一火成形的前提下保持适宜的锤击间隔是控制锻件粗晶的重要途径。

③ 锻造的使用材料都有什么要求

锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、铜、钛等及其合金。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。金属在变形前的横断面积与变形后的横断面积之比称为锻造比。正确地选择锻造比、合理的加热温度及保温时间、合理的始锻温度和终锻温度、合理的变形量及变形速度对提高产品质量、降低成本有很大关系。
一般的中小型锻件都用圆形或方形棒料作为坯料。棒料的晶粒组织和机械性能均匀、良好，形状和尺寸准确，表面质量好，便于组织批量生产。只要合理控制加热温度和变形条件，不需要大的锻造变形就能锻出性能优良的锻件。
铸锭仅用于大型锻件。铸锭是铸态组织，有较大的柱状晶和疏松的中心。因此必须通过大的塑性变形，将柱状晶破碎为细晶粒，将疏松压实，才能获得优良的金属组织和机械性能。
经压制和烧结成的粉末冶金预制坯，在热态下经无飞边模锻可制成粉末锻件。锻件粉末接近于一般模锻件的密度，具有良好的机械性能，并且精度高，可减少后续的切削加工。粉末锻件内部组织均匀，没有偏析，可用于制造小型齿轮等工件。但粉末的价格远高于一般棒材的价格，在生产中的应用受到一定限制。
对浇注在模膛的液态金属施加静压力，使其在压力作用下凝固、结晶、流动、塑性变形和成形，就可获得所需形状和性能的模锻件。液态金属模锻是介于压铸和模锻间的成形方法，特别适用于一般模锻难于成形的复杂薄壁件。
锻造用料除了通常的材料，如各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、铜、钛等及其合金之外，铁基高温合金，镍基高温合金，钴基高温合金的变形合金也采用锻造或轧制方式完成，只是这些合金由于其塑性区相对较窄，所以锻造难度会相对较大，不同材料的加热温度，开锻温度与终锻温度都有严格的要求。

④ 对高温合金的高温性能要求有哪些

一、变形高温合金

变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。

1、固溶强化型合金

使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金，室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa；1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。

2、时效强化型合金

使用温度为-253～950℃，一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253～700℃,要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。 例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服强度达1000MPa；制作叶片的合金温度可达950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸强度为490MPa，940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。

变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。

二、铸造高温合金

铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是：

1. 具有更宽的成分范围 由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金，可通过调整成分使γ’含量达60%或更高，从而在高达合金熔点85%的温度下，合金仍能保持优良性能。

2. 具有更广阔的应用领域 由于铸造方法具有的特殊优点，可根据零件的使用需要，设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。

根据铸造合金的使用温度，可以分为以下三类：

第一类：在-253～650℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能，特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金，其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa应力下的持久寿命为200小时。已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。

第二类：在650～950 ℃使用的等轴晶铸造高温合金 这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。例如K419合金，950℃时，拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小时的持久强度极限大于230MPa。这类合金适于用航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。

第三类： 在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金 这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。例如DD402单晶合金，1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料，适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。

随着精密铸造工艺技术的不断提高，新的特殊工艺也不断出现。细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都铸造高温合金水平大大提高，应用范围不断提高。

三、粉末冶金高温合金

采用雾化高温合金粉末，经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出高温合金粉末的产品。采用粉末冶金工艺，由于粉末颗粒细小，冷却速度快，从而成分均匀，无宏观偏析，而且晶粒细小，热加工性能好，金属利用率高，成本低，尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。

FGH95粉末冶金高温合金，650℃拉伸强度1500MPa；1034MPa应力下持久寿命大于50小时，是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求,是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。

四、氧化物弥散强化（ODS）合金

是采用独特的机械合金化(MA)工艺，超细的(小于50nm)在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中，而形成的一种特殊的高温合金。其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持，具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。

目前已实现商业化生产的主要有三种ODS合金：

MA956合金 在氧化气氛下使用温度可达1350℃，居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。可用于航空发动机燃烧室内衬。

MA754合金 在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。现已用于制作航空发动机导向器环和导向叶片。

MA6000合金 在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa；1100℃，1000小时持久强度为127MPa，居高温合金之首位，可用于航空发动机叶片。

五、金属间化合物高温材料

金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。十几年来，对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研究方面取得了令人瞩目的成就。

Ti3Al基合金（TAC-1），TiAl基合金（TAC-2）以及Ti2AlNb基合金具有低密度（3.8～5.8g/cm3）、高温高强度、高钢以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点，可以使结构件减重35～50%。 Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能，展示出极好的应用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能，在中温（小于600℃）有较高强度，成本低，是一种可以部分取代不锈钢的新材料。

⑤ 合金钢，高合金钢锻造时应注意什么

金属材料的锻造性与它本身的韧度，金属溶解度有关。 金属材料的可锻性是指金属材料在受锻压后，可改变自己的形状而不产生破裂的性能。金属的可锻性随着钢中的含碳量的和某些降低金属塑性等因素的合金元素的增加而变坏。

⑥ W18Cr4V的锻造

高速钢加热时很容易发生过烧，接近此温度范围的锻造很容易出现碎裂，应严格控制其加热温度。
1）锻造温度范围
W18Cr4V属于高合金钢，其特点是升温速度慢,锻造温度范围窄。始锻温度为1100～1150°C，终锻温度为900～950°C。
2）加热时间的确定
W18Cr4V钢的导热性差，一般需分段加热。低温段加热温度为800～900°C，加热时间一般按1mi n/ mm计算。高温时快速加热，加热时间一般按0. 5mi n/ mm计算。加热时，为了防止过热或过烧，要严格控制上限温度。同时，炉内的坯料要装炉适量，还要不停地翻转，以使其内外温度均匀。

⑦ 锻造常用的冷却方法有哪几种各试用于何种情况

一. 常见锻件成形后的冷却方式

1. 高碳钢和高合金钢，为了防止表面开裂回，需要锻后堆冷、炉冷、埋沙答冷或炉前烘烤缓冷，然后及时进行热处理。

2. 奥氏体不锈钢需要锻后立即入水。目的是尽快保持住其现有晶粒尺寸，不要发生长大。同时，也不希望有更多的内部组织或质点析出，然后再固溶处理。

3. 所有其它常规的中低碳钢和中低合金钢锻件，锻后必须垫起空冷。目的是使其冷却均匀、组织均匀和性能均匀，防止晶粒长大和出现混晶，便于书写标识。黑色金属锻件入炉热处理前的表面温度不能小于50℃，防止出现白点。

二. 常规中低碳钢、合金钢锻件的冷却要求

1. 大型锻件（通常重量大于500kg或平面尺寸大于300mm），一般都不允许直接放在地面上冷却，因为会产生上下两面冷却不均匀、组织性能不均匀。

2. 对于常规大型锻件的锻后冷却，合理的方法有下列三种：①垫起空冷；②搭起空冷，比如搭在垫铁上或先前锻造的较冷锻件上；③摞放时上下层间要垫起，通常按10%高度计算，即1000mm截面要垫高100，2000mm垫高200等。