高速錘鍛造是靠高壓氣體突然釋放的能量驅(qū)動(dòng)上﹑下錘頭高速運(yùn)動(dòng)﹐懸空對(duì)擊﹐使金屬塑性成形的鍛造方法。高速錘鍛造是一種高能率成形方法﹐主要用於精密模鍛和熱擠壓。
第一臺(tái)高速鍛錘出現(xiàn)於1955年。高速錘工作原理為瞬間釋放的高壓氣體(壓力一般為15000兆帕)﹐迫使錘頭向下作9～24米/秒的高速運(yùn)動(dòng)﹐同時(shí)也向上推動(dòng)高壓氣缸的缸蓋﹐并帶動(dòng)整個(gè)機(jī)架向上運(yùn)動(dòng)。錘頭上的上模與機(jī)架上的下模在空中對(duì)擊工件﹐使之塑性變形。機(jī)架的質(zhì)量遠(yuǎn)大於錘體﹐所以移動(dòng)速度慢﹐行程小﹐便於操作。錘擊后﹐安裝在機(jī)架內(nèi)的迴程桿將錘頭推回原處。機(jī)架放置於外支架的緩衝墊上。這類(lèi)設(shè)備most初只能一次單擊﹐后來(lái)研製出可以連擊的﹑內(nèi)燃式的高速錘。高速錘鍛造﹐存在明顯的變形慣性力和變形熱效應(yīng)﹐控制得當(dāng)可以提高金屬的塑性﹐改善金屬在模具中的流動(dòng)充填性能﹐利用模鍛可成形薄壁﹑高肋的復(fù)雜形狀鍛件。高速錘鍛造多用於葉片﹑齒輪等零件的精鍛和擠壓。
按照打擊能量公式式K 為打擊能量﹔為鍛錘質(zhì)量﹔為鍛錘速度﹐高速錘的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)大於普通鍛錘的速度(一般為6米/秒)﹐因此錘頭的質(zhì)量可以大大減小。另外由於整個(gè)機(jī)架參加打擊﹐不需要普通鍛錘的大砧座﹐高速錘的總質(zhì)量也相應(yīng)減小﹐故可節(jié)省投資。另外﹐懸空鍛打震動(dòng)小﹐不需要特殊大地基﹐對(duì)周?chē)ㄖp設(shè)備影響不大。但高速錘的模具壽命較低﹐工作時(shí)噪音較大。
鑄鐵生產(chǎn)除適當(dāng)?shù)剡x擇化學(xué)成分以得到一定的組織外，熱處理也是進(jìn)一步調(diào)整和改進(jìn)基體組織以提高鑄鐵性能的一種重要途徑。鑄鐵的熱處理和鋼的熱處埋有相同之處 ，也有不同之處。鑄鐵的熱處理一般不能改善原始組織中石墨的形態(tài)和分布狀況。對(duì)灰口鑄鐵來(lái)說(shuō)，由于片狀石墨所引起的應(yīng)力集中效應(yīng)是對(duì)鑄鐵性能起主導(dǎo)作用的困素，因此對(duì)灰口鑄鐵施以熱處理的強(qiáng)化效果遠(yuǎn)不如鋼和球鐵那樣顯著。故灰口鑄鐵熱處理工藝主要為退火、正火等。對(duì)于球鐵來(lái)說(shuō)，由于石墨呈球狀，對(duì)基體的割裂作用大大減輕，通過(guò)熱處理可使基體組織充分發(fā)揮作用，從而可以顯著改善球性的機(jī)械性能。 故球鐵像鋼一樣，其熱處理工藝有退火、正火、調(diào)質(zhì)、多溫淬火、感應(yīng)加熱淬火和表面化學(xué)熱處理等。
鑄鐵的熱處理工藝：
1.消除應(yīng)力退火
由于鑄件壁厚不均勻，在加熱，冷卻及相變過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生效應(yīng)力和組織應(yīng)力。另外大型零件在機(jī)加工之后其內(nèi)部也易殘存應(yīng)力，所有這些內(nèi)應(yīng)力都必須消除。去應(yīng)力退火通常的加熱溫度為500～550℃保溫時(shí)間為2～8h，然后爐冷(灰口鐵)或空冷(球鐵)。采用這種工藝可消除 鑄件內(nèi)應(yīng)力的90～95%，但鑄鐵組織不發(fā)生變化。若溫度超過(guò)550℃或保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，反而會(huì)引起石墨化，使鑄件強(qiáng)度和硬度降低。
2.消除鑄件白口的高溫石墨化退火
鑄件冷卻時(shí)，表層及薄截面處，往往產(chǎn)生白口。白口組織硬而脆、加工性能差、易剝落。因此必須采用退火(或正火)的方法消除白口組織。退火工藝為：加熱到550-950℃保溫2～5h，隨后爐冷到500—550℃再出爐空冷。在高溫保溫期間 ，游高滲碳體和共晶滲碳體分解為石墨和A，在隨后護(hù)冷過(guò)程中二次滲碳體和共析滲碳體也分解，發(fā)生石墨化過(guò)程。由于滲碳體的分解，導(dǎo)致硬度下降，從而提高了切削加工性。
3.球鐵的正火
球鐵正火的目的是為了獲得珠光體基體組織，并細(xì)化晶粒，均勻組織，以提高鑄件的機(jī)械性能。有時(shí)正火也是球鐵表面淬火在組織上的準(zhǔn)備、正 火分高溫正火和低溫正火。高溫正火溫度一般不超過(guò)950～980℃，低溫正火一般加熱到共折溫度區(qū)間820～860℃。正火之后一般還需進(jìn)行處理，以消除正火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
4.球鐵的淬火及回火
為了提高球鐵的機(jī)械性能，一般鑄件加熱到Afc1以上30～50℃(Afc1代表加熱時(shí)A形成終了溫度) ，保溫后淬入油中，得到馬氏體組織。為了適當(dāng)降低淬火后的殘余應(yīng)力，一般淬火后應(yīng)進(jìn)行回火，低溫回火組織為回火馬氏作加殘留貝氏體再加球狀石墨。這種組織耐磨性好 ，用于要求高耐磨性，高強(qiáng)度的零件。中溫回火溫度為350—500℃回火后組織為回火屈氏體加球狀石墨，適用于要求耐磨性好、具有一定效穩(wěn)定性和彈性的厚件。高溫回火溫度為500—60D℃，回火后組織為回火索氏作加球狀石墨，具有韌性和強(qiáng)度結(jié)合良好的綜合性能，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。
5.球鐵的多溫淬火
球鐵經(jīng)等溫淬火后可以獲得高強(qiáng)度，同時(shí)兼有較好的塑性和韌性。多溫淬火加熱溫度的選擇主要考慮使原始組織全部A化、不殘留F，同時(shí)也避免A晶粒長(zhǎng)大。加熱溫度一般采用Afc1以上30～50℃，等溫處理溫度為0～350℃以保證獲得具有綜合機(jī)械性能的下貝氏體組織。稀土鎂鋁球鐵等 溫淬火后σb=1200～1400MPa，αk=3～3.6J/cm2，HRC=47～51。但應(yīng)注意等溫淬火后再加一道回火工序。
6.表面淬火
為了提高某些鑄件的表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，可采用表面淬火。灰鑄鐵及球鐵鑄件均可進(jìn)行表面淬火。一般采用高(中) 頻感應(yīng)加熱表面淬火和電接觸表面淬火。
7.化學(xué)熱處理
對(duì)于要求表面耐磨或抗氧化、耐腐蝕的鑄件，可以采用類(lèi)似于鋼的化學(xué)熱處理工藝，如氣體軟氯化、氯化、滲硼、滲硫等處理。
