4、磷(p):在一般情况下,磷是钢中有害元素,增加钢的冷脆性,使焊接性能变坏,降低塑性,使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%,优质钢要求更低些。
5、硫(s):硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性,降低钢的延展性和韧性,在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利,降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%,优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫,可以改善切削加工性,通常称易切削钢。
6、铬(cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。
7、镍(ni):镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
8、 钼(mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)。结构钢中加入钼,能提高机械性能。 还可以抑制合金钢由于淬火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。
9、钛(ti):钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密,细化晶粒力;降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛,可避免晶间腐蚀。
10、钒(v):钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒,提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物,在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
11、钨(w):钨熔点高,比重大,是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨,可显著提高红硬性和热强性,作切削工具及锻模具用。
锻造操作编辑
“巨型重载锻造操作装备”研制成功并通过了专家验收,填补了我国在大型锻造操作机技术设备领域的空白。
该项目属于 863计划先进制造领域课题,由 重型机械股份公司承担 [6] 。通过苦攻关,已经成功研制出国内首台4000knm锻造操作机,并拥有完全自主知识产权 [6] 。该4000knm锻造操作机一次热试成功并已投入大锻件生产,完成了11类30余种锻件的精准锻造。 [6]
我国在大型锻造操作机技术领域,长期被国外垄断,我国亟需有自主知识产权的巨型重载锻造操作装备。4000knm锻造操作机的成功研制将大大提升我国大型锻件产品的制造质量、环保性,能够显著降低成本和缩短周期。是我国大型铸锻行业大型锻造能力技术改造和技术升级的重要标志,今后将会在核电、造船、航空航天等多个领域发挥重要作用。 [6]
危险因素
锻造生产危险因素及主要原因
一、在锻造生产中,易发生的外伤事故,按其原因可分为三种:
、 机械伤——由机器、工具或工件直接造成的刮伤、碰伤;
第二、烫伤;
第三、 电触伤。
二、从安全技术劳动保护的角度来看,锻造车间的特点是:
1. 锻造生产是在金属灼热的状态下进行的(如低碳钢锻造温度范围在1250~750℃之间),由于有大量的手工劳动,稍不小心就可能发生灼伤。
2. 锻造车间里的加热炉和灼热的钢锭、毛坯及锻件不断地发散出大量的辐射热(锻件在锻压终了时,仍然具有相当高的温度),工人经常受到热辐射的侵害。
3. 锻造车间的加热炉在燃烧过程中产生的烟尘排入车间的空气中,不但影响卫生,还降低了车间内的能见度(对于燃烧固体燃料的加热炉,情况就更为严重),因而也可能会引起工伤事故。
4. 锻造生产所使用的设备如空气锤、蒸汽锤、摩擦压力机等,工作时发出的都是冲击力。设备在承受这种冲击载荷时,本身容易突然损坏(如锻锤活塞杆的突然折断),而造成严重的伤害事故。
压力机(如水压机、曲柄热模锻压力机、平锻机、精压机)剪床等,在工作时,冲击性虽然较小,但设备的突然损坏等情况也时有发生,操作者往往猝不及防,也有可能导致工伤事故。
(2)锻造技术
40mn及以上的水压机多数配备了100-400t.m主锻造操作机和20-40t.m的辅助操作机,相当数量的操作机采用计算机控制,实现了锻件锻造过程的综合控制,使锻造精度可控制在±3mm,锻件的在线测量采用激光尺寸测量装置。
(3)热处理技术
重点在于提高产品质量、提高热处理效率以及节约能源、保护环境等。如采用计算机控制加热炉和热处理炉的加热过程,控制烧嘴实现自动调节燃烧、调节炉温、自动点火及加热参数管理;余热利用、热处理炉配备再生燃烧室等;采用具有低污染能力和能够有效控制冷却的聚合物淬火油槽,各种水性淬火介质逐渐取代传统的淬火油等。
(4)机加工技术
行业内数控机床的比例逐步提高,部分行业内企业设有加工中心,根据不同类型的产品配备了专有的加工机械,如五坐标加工中心、叶片加工机、轧辊磨、轧辊车床等。
(5)质量保障措施
国内部分企业已配备 的检测仪表和测试技术,采用计算机控制数据处理的现代自动化超声波探伤检测系统,采用各种专用的自动超声波探伤系统,完成各种质量体系的认证等。高速重载齿轮锻件产品的关键生产技术不断被攻克,并在此基础上实现了产业化生产。在引进国外先进生产技术和关键设备的基础上,中国已能自己设计和制造高速重载齿轮锻件的生产装备,这些装备已接近国际先进水平,技术和装备水平的提升有力的促进了国内锻造行业的发展。
重要性
锻造生产是机械制造工业中提供机械零件毛坯的主要加工方法之一。通过锻造,不仅可以得到机械零件的形状,而且能改善金属内部组织,提高金属的机械性能和物理性能。一般对受力大、要求高的重要机械零件,大多采用锻造生产方法制造。如汽轮发电机轴、转子、叶轮、叶片、护环、大型水压机立柱、高压缸、轧钢机轧辊、内燃机曲轴、连杆、齿轮、轴承、以及国防工业方面的火炮等重要零件,均采用锻造生产。 [7]
因此,锻造生产广泛的应用于冶金、矿山、汽车、拖拉机、收获机械、石油、化工、航空、航天、兵器等工业部门,就是在日常生活中,锻造生产亦具有重要位置。
从某种意义上说,锻件的年产量,模锻件在锻件总产量中所占的比例,以及锻造设备大小和拥有量等指标,在一定程度上反映了一个 的工业水平。
锻件几何形体结构复杂程度差异,决定其模锻工艺和模具设计有明显区别,明确锻件结构类型是进行工艺设计的必要前提。业内将一般锻件分为3类,每类中再细分为3组,共9组。
常用钢种:60si2mn滚动轴承钢1、性能特点 要求具有很高的强度和硬度、很高的弹性极限和接触疲劳强度,足够的韧性和淬透性,很高的耐磨性,而且还应有一定的抗腐蚀能力。2、化学成分特点 高碳(0.95%<wc<1.1%);加入的合金元素主要是cr,以提高其淬透性和耐磨性。3、热处理特点 预先热处理为球化退火,最终热处理为淬火+低温回火。生产工艺如下:轧制、锻造、球化退火、机械加工、淬火加低温回火、磨削加工、成品金相组织为:回m+粒状碳化物+少量a残4、常用钢种 gcr15、gcr15simn(注意cr的含量、c的含量)。工具钢
合金刃具钢刃具钢应具有下列性能要求:(1)高硬度(60hrc以上)(2)高的耐磨性(3)高的热硬性(红硬性)(4)具有一定的强度、韧性和塑性(一)低合金刃具钢1、化学成分特点 高的含碳量(0.75~1.5%);为了提高淬透性和回火稳定性,加入cr、mn、si、v、w等合金元素;2、热处理特点 预处理为球化退火,最终热处理为淬火+低温回火。3、常用钢种 9sicr、9mn2v9sicr钢圆板牙淬火回火工艺,如图所示:(二)高速钢1、化学成分特点 ①高c:0.7 %~1.5 %;②加入cr提高淬透性;③加入w、mo提高热硬性;④加入v提高耐磨性。2、热处理特点 退火+1270℃淬火+560℃~ 580℃回火(三次)。3、典型钢种 w18cr4v、w6mo5cr4v2w18cr4v 钢盘形铣刀淬火回火工艺曲线,如图所示:合金模具钢(一)冷作模具钢 用来制造在室温下使金属塑性变形的模具,如落料模、冷镦模、剪切模等。(属高碳钢 >0.9%)(二)热作模具钢 用来制造对金属进行热变形加工的模具,如热锻模、压铸模等。(含碳量 0.3%~0.6%,含c量太高,导热性下降)合金量具钢1.用于制造量具的合金钢称为合金量具钢。例如制造卡尺、塞规、量块等。2.量具在使用的过程中要经受磨损,要求具有较高的硬度和耐磨性,同时要有较高的尺寸稳定性。3.为提高尺寸的稳定性,淬火后要进行冷处理。(-50℃~ - 78℃)。与碳钢的区别
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