1、 1003 章 鍛造用金屬材料及坯料的制備方法要把握鍛造工藝，必需了解鍛造用材料的種類、牌號、性能和用途。由于鍛造是使材料在熱態(tài)或冷態(tài)下的變形過程，所以鍛造材料除滿足產(chǎn)品零件的各種性能要求外，還必需具有良好的成形加工性能， 即在熱態(tài)或冷態(tài)下具有較高的塑性和較低的變形抗力，以保證鍛造過程的順當進展。鍛造用金屬材料主要有鋼和有色金屬及其合金。3.1 熱鍛用金屬材料一、鋼的分類鋼是由生鐵經(jīng)煉鋼爐冶煉所得的產(chǎn)品。它是以鐵和碳為根本成分的合金，可以參加各種合金元素， 并含有S、P 等有害元素。鋼中含碳量一般低于1.3%0.0218%的鋼稱為工業(yè)純鐵。1、鋼的綜合分類法碳素鋼碳素構造鋼碳素工具鋼一般碳素鋼

2、優(yōu)質碳素鋼合金構造鋼鋼合金構造鋼合金鋼合金工具鋼彈簧鋼軸承鋼合金工具鋼高速工具鋼不銹耐酸鋼特別用途鋼耐熱鋼電熱合金等2、按化學成分分類鋼按化學成分可以分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼鋼的成分中除Fe 外，主要只含有C 和肯定數(shù)量的Si、Mn、S、P 等元素，這種鋼稱為碳素鋼。碳素鋼按含碳量的多少，可分為：10.25%以下的鋼；20.250.60%的鋼；30.60%以上的鋼。合金鋼藝性能或物理性能。參加的合金元素主要有：Cr、Ni、Si、Mn、Mo、W、V、Al、Ti、Cu、B、Co、 Nb 等。合金鋼按鋼中合金元素總含量的多少，可分為：低合金鋼，即合金元素總含量在5.0%以下的鋼；中合金鋼，即

3、合金元素總含量為5.010.0%的鋼；高合金鋼，即合金元素總含量在10.0%以上的鋼。3、按質量分類Si、Mn、S、P S、P S、P 等雜質元素含量的多少，鋼可以分為：一般鋼0.05%0.055%的鋼。優(yōu)質鋼0.04%0.04%0.3%的鋼。高級優(yōu)質鋼0.03%0.035%0.25%的鋼。4、按用途分類按鋼的用途可將鋼分為如下幾種：構造鋼用于制造工程構造和機械零件，可分為碳素構造鋼和合金構造鋼；工具鋼鋼、模具鋼和量具鋼三類；特別用途鋼用于特別用途和具有特別性能，例如不銹耐酸鋼、耐熱鋼和電熱合金等。5、其他分類法體不銹鋼。二、鋼的牌號表示方法我國鋼材的牌號是承受國際化學符號和漢語拼音字母并用的

4、原則來表示的 國際化學符號來表示，如 Si、Mn、Cr、W 等；產(chǎn)品名稱、用途、冶煉和澆鑄方法等承受漢語拼音的縮寫字母來表示。1、一般碳素構造鋼一般碳素構造鋼有甲、乙、特三種，用字母后面加數(shù)字07 挨次表示：甲類鋼甲類鋼是按機械性能供給的鋼，包括A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7。乙類鋼乙類鋼是按化學成分供給的鋼，包括B0、B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7。特類鋼特類鋼是按機械性能和化學成分供給的鋼，包括C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7。冶煉方法，在鋼類和數(shù)字之間參加有關字母平爐鋼一律略去字母P F b冷靜鋼則不加任何字母B4b 4 號半冷靜鋼；CJ4F 表示

5、堿性側吹轉爐特類4 號沸騰鋼；A3 3號冷靜鋼等。2、優(yōu)質碳素構造鋼優(yōu)質碳素構造鋼的牌號用兩位數(shù)字表示，有08F、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、70、75、80、85 等。這兩位數(shù)字表示平均含碳量為萬分之幾。例如45 0.45%左右的優(yōu)質08F 0.08%左右的優(yōu)質碳素構造沸騰鋼。20b 0.20%左右的優(yōu)質碳素構造半冷靜鋼，20g 0.20%左右的優(yōu)質碳素構造鍋爐鋼等。此外，含錳量較50Mn 0.50%0.701.00%的優(yōu)質碳素構造鋼。3、碳素工具鋼T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13 T 表示碳素工具鋼，數(shù)字表示AT8 表示含碳量為 0.8

6、%左右的碳素工具鋼；T10A 1.0%左右的高級優(yōu)質碳素工具鋼。4、合金構造鋼+元素+ 量1.5%時，鋼號中一般只標出元素而不標明含量。當合金元素1.5%、2.5%、3.5%、時，則在 2、3、4、。例如40Cr 0.4%左右、含鉻量為1.0%左右的合金構造鋼；12Cr2Ni4A 0.12%2.0%4.0%左右的高級優(yōu)質合60SiMn、50Si2Mn、60Si2Mn等，表示方法一樣。5、滾珠軸承鋼滾珠軸承鋼的牌號有GCr6GCr9GCr15GCr15SiMnGSiMnMoV G 表示滾珠軸承鋼，1.0%左右。例如GCr15 1.5%左右的滾珠軸承鋼，GSiMnMoV 1.0%0.55%左右并含

7、有鉬和釩的滾珠軸承鋼。6、合金工具鋼含碳量1.0%1.0%，則在牌號前以千分之幾表示。例如3Cr2W8V 表示0.3%2.0%8.0%左右并含有釩的合金工具鋼；Cr12MoV 表示1.451.70%12.0%左右并含有鉬和釩的合金工具鋼。7、高速工具鋼高速工具鋼的牌號有 W9Cr4V、W18Cr4V、W12Cr4V4Mo、W6Mo5Cr4V2 等。在高速工具鋼的牌號中一般不標出含碳量，把鎢元素放在前面，合金元素平均含量的表示方法和合金構造鋼一樣。例如W18Cr4V 0.700.80%18.0%4.0%1.0%左右的高速工具鋼。8、不銹耐酸鋼、耐熱鋼和電熱合金才在牌號前標出平均含碳量為千分之幾。

8、假設碳含量0.03%及碳含量0.08%時，則在牌號前相應冠以“001Cr1、2Cr1、4Cr1Cr149Cr1、0Cr18Ni、1Cr18Ni、 1Cr18Ni9Ti 4Cr9Si2、Cr3Si、Cr5Mo、4Cr10Si2Mo、1Cr13、1Cr13Ni9Ti 等；電熱合金如Cr8Al5、Cr13Al4、1Cr17Al5 等。三、熱鍛用鋼材為原材料。1、鋼錠鋼錠是將煉好的鋼液澆注到鋼錠模中冷卻凝固后獲得的。鋼的冶煉和澆注方法直接影響鋼錠的質量。鋼錠的型式鋼錠的外形是截錐體，上端大，下端小。鍛造用鋼錠一般實行八角形截面，如圖3.1 所示。打算鋼錠外形和尺寸的參數(shù)是錐度K。圖3.1鋼錠的外形和尺

9、寸鋼錠的型式分為一般型式和特別型式兩種。一般型式的鋼錠是供一般鍛件用的，其錐度 4.0%，K1.82.3，冒口的比例約為 17.0%；特別型式的鋼錠有短粗鋼錠、空心鋼錠、長鋼錠等，其 11.012.0%，高徑比K1.5，冒口的比例約為20.024.0%。鋼錠的組織鋼錠是由冒口、錠身和底部三局部組成的，如圖3.2a所示。a鋼錠實物b鋼錠的縱、橫剖面組織構造圖3.2鋼錠及其內(nèi)部組織冒口 里。所以冒口是鋼錠中缺陷嚴峻、質量最差的局部，鍛造時必需切除。錠身3.2b所示。錠身的中心晶粒粗大，雜質和疏松等缺陷較多，故此區(qū)質量較差。底部鋼錠底部沉積有大量的雜質爐渣、重金屬等造時切除。2棒料用于小鍛件的周密模

10、鍛，鍛造鋼坯用于大鍛件或合金鋼鍛件的模鍛。四、熱鍛用有色金屬及其合金航空、電器、化學、機械和造船等工業(yè)部門。1、銅和銅合金純銅8.93g/cm3，熔點 1083，有良好的塑性、導電性和導熱性，在大氣和海水中有良好的耐蝕性。純銅的牌號以漢語拼音字母“T”加挨次號表示，有T 1、 T 2 、T 3、 T 4四種，其純度隨挨次號的增大而降低。銅合金黃銅元素的稱為特別黃銅，例如錫黃銅、鉛黃銅、鋁黃銅和鐵黃銅等。一般黃銅的牌號以漢語拼音字母“H”表示，后面的數(shù)字是銅的含量，鋅的含量不標明。例如H68 68.0%，其余是鋅的一般黃銅。一般黃銅有H62、H68、H82、H90、H96 五種牌號。特別黃銅的牌

11、號在字母“H”后加上除鋅以外的主要合金元素后，后面的數(shù)字除標明銅的含量外相應標明該合金元素的含量。例如HSn62-1 表示含銅 62.0%，含錫 1.0%，其余是鋅的錫黃銅。特別黃銅常見的牌號有HSn62-1、HMn58-2、HPb59-1等。白銅含有鎳和鈷的銅合金稱為白銅。白銅的牌號是以漢語拼音“B”表示，后面的數(shù)字表示鎳和鈷的含 B5 表示含鎳和鈷 5.0%，其余是銅的一般白銅；BZn15-20 15.0%20.0%號有B19、B30、BZn15-20、BFe30-1-1 等構造用白銅和B0.6、B16、BMn3-12、BMn40-15 等電工用白銅。青銅 如鋁青銅、鈹青銅和硅青銅等。青銅

12、的牌號以漢語拼音“Q”表示，后面標明主要的合金元素符號及其 QSn4-4-4表示含錫4.04.04.0QAl9-4表示含鋁4.0%，其余是銅的鋁青銅。2、鋁及鋁合金純鋁純鋁是銀白色的金屬，密度2.73g/cm3，熔點658，有很高的塑性，有良好的導電性和導熱性僅 次于銀和銅。鋁在大氣中有良好的耐蝕性。純鋁的牌號用“1”四位數(shù)表示，其中“1”表示純鋁， ”為原始純鋁的改型狀況AY，后兩為最低鋁含量百分數(shù)99小數(shù)點后1A9799.97%。鋁合金由于純鋁的強度低，很少直接用來制造構造零件。常在鋁中參加Cu、Mg、Mn、Zn、Si 等合金元素，配制成鋁合金使用。鋁合金可分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類

13、，前者可用于鍛造。防銹鋁合金防銹鋁合金是Al-Mn 系和Al-Mg 3A21、5A02、5A05 等；其特點是強度低、塑性好，簡潔鍛造，但不能用熱處理強化。硬鋁合金2A11、2A12 等。硬鋁合金有兩種類型：A、一般硬鋁合金它是Al-Cu-Mg 2A02、2A11 等屬于這一類；其特點是可以熱處理強化，強度高、塑性較好。B、耐熱硬鋁合金Al-Cu-Mn 2A16 等屬于這一類；其特點是高溫下具有高的蠕變強度，常溫下強度并不高，熱態(tài)下的塑性較好。超硬鋁合金超硬鋁合金是Al-Zn-Cu-Mg 7A03、7A04、7A06、7A09 等；其特點是具有高的強度和硬度，較低的塑性。鍛鋁合金2A05、2A

14、06、2A14 等。鍛鋁合金有三種類型：A、Al-Mg-Si 系鋁合金，它的強度較低，熱態(tài)下塑性很高，簡潔鍛造。B、Al-Mg-Si-Cu 系鋁合金，如 2A50 等；由于參加了Cu，強度提高了，塑性稍有降低，鍛造性能較好。C、Al-Cu-Mg-Fe-Ni Fe、Ni 元素，故有較高的抗熱性，常稱耐熱鍛鋁；熱態(tài)下塑性較好。3、鈦及鈦合金純鈦純鈦密度 4.51g/cm3，熔點 1667，鈦的導熱性差。鈦在高溫下易吸取氧、氮和氫，吸取后將產(chǎn)生嚴峻的“氫脆”現(xiàn)象，導致加工性能和使用性能的大大降低。工業(yè)純鈦的牌號用漢語拼音字母“TATA1、TA2、TA3 等。它們的強度較低、塑性較高、抗蝕性很好，可制

15、造受力小的構造零件。鈦合金為了使鈦強化，擴大其使用范圍，在鈦中參加各種合金元素如Al、Mo、V、Cr、Fe、Si、Cu、SnZr 等，從而形成各類不同性質的鈦合金。形成各類鈦合金的合金元素可分為三類：一類是穩(wěn)定 相的元素，主要是Al 等；二類是穩(wěn)定 相的元素，主要有 Mo、V、Cr、Mn、Fe、Si、Cu 等；三類是中性元素，常用的是 Sn、Zr。合金元素的參加，使鈦合金在室溫下具有不同組織。按不同的組織形態(tài)，鈦合金可分為以下三種：1相鈦合金 TA 相的元素Al，其次是中性元素Sn、Zr，以及少量的穩(wěn)定 相的元素缺乏以引起相變。由于Al 對 相的穩(wěn)定作用，因此，這類合金在室溫下得穩(wěn)定組織為單一

16、的 相。常見的 TA7 等，它由 Ti-5Al-2.5Sn 組成。這種鈦合金不能用熱處理強化，具有良好的抗蝕性、塑性和熱穩(wěn)定性，適用于制造在500以下長期工作的構造零件。2+ 兩相鈦合金 + TC 相的元素，又含有肯定量的穩(wěn)定 相的元素。因此，這類鈦合金在室溫下的穩(wěn)定組織為 + 兩相。常見的 + 兩相鈦合金，如TC4 等，它由Ti-6Al-4V 組成。這種鈦合金可以用熱處理強化，在室溫下具有很高的強度，并有很好的抗蝕性和熱穩(wěn)定性；在熱態(tài)下塑性也很好。因此，在航空工業(yè)上應用400以上長期工作的零件，如航空發(fā)動機葉片等。3 相鈦合金 相鈦合金的牌號用漢語拼音“TB”加挨次號表示。這類合金主要含有大

17、量的穩(wěn)定 相的元素以及少量的穩(wěn)定 相，或+少量。 TB1 Ti-3Al-8Mo-11Cr 組成。這種鈦合金可以熱處理強化，經(jīng)淬火、時效后的強度很高，在冷、熱態(tài)下具有良好的塑性，易于鍛造。但是 鈦合金的熱穩(wěn)定性差，實際上很少應用。3.2 冷鍛用金屬材料接影響到冷鍛模具的使用壽命，在某種程度上打算著冷鍛成形的難易程度。能要求，對坯料的機械性能、化學成分與外表質量等方面，都將提出嚴格的要求。一、適宜于冷鍛成形的材料冷鍛的材料主要依據(jù)工件的規(guī)定或要求的強度性能來打算的 程度的增加，變形抗力上升較慢，這樣的變形條件是最有利的。性質，是由其化學成分所打算的，而材料的化學成分則又是依據(jù)對零件的要求而選用的。

18、因此材料的成分適宜，并承受適當?shù)臒崽幚碥浕に?，以使?jīng)濟效果最好。目前，很多材料是可以冷鍛的。適于冷鍛的材料主要是有色金屬、低碳鋼、中碳鋼和低合金構造 很多加工工序和大型的專用成形設備。承受盡可能少的成形工序和中間退火工序，確保模具的使用壽命，冷鍛出滿足產(chǎn)品性能和使用要求的最終外形，使其到達最大的技術經(jīng)濟效果，是確定冷鍛材料的根本原則。1、良好的冷態(tài)塑性金屬的冷鍛同其他鍛造、沖壓等壓力加工工藝一樣，都是利用金屬的塑性。金屬的塑性用金屬的斷面收縮率 、延長率 和沖擊韌性ak 等來表示；但凡 、 、ak 值越大或鐓粗時在不產(chǎn)生裂紋的狀況下變形程度越大的，其塑性越高。 力，可以大大提高變形材料的塑性

19、。 純銅又叫紫銅的塑性和變形抗力均比銅合金要好。在碳鋼和合金構造鋼中，隨著含碳量的上升和合0.10%，它的強度就要提高 60 80MPa0.30%以上的碳鋼、合金構造鋼，以及軸承鋼、不銹鋼等材料的塑性較低。晶粒大小對冷鍛成形加工的影響有這樣的規(guī)律 0.020.06mm，同時要盡可能均勻地分布。3-1 1A70、2A1115 鋼的機械性能。機械性能材料牌號bsHB備注表機械性能材料牌號bsHB備注MPaMPa%Kg/mm21A708010030354070902530退火2A113804202401530100淬火+時效2A1121011018386070退火15 鋼3603802855110退

20、火3-1 可以看出，1A70 是一種塑性很好的材料，它的延長率 3540%，斷面收縮率 達到 7090%80100MPa，它可以進展各種冷成形加工。但是，當Al 與Cu、Mg 等元素組成多組元的鋁合金時2A11 的延長率 與斷面收縮率 就2A11 的延長率 20%，故稱為低塑性材料。開裂現(xiàn)象，這是由于硬鋁合金的塑性較差的原因。2、較低的變形抗力金屬的變形抗力就是金屬材料塑性變形所需要的應力。冷鍛成形時金屬材料的變形抗力越小，成形加工時所需的壓力也就越??；隨著變形抗力的增加，金屬材料的斷面收縮率和延長率都下降。 金冷鍛成形時的變形抗力就比較??；對于碳鋼和合金構造鋼來說，隨著含碳量和合金元素含量的

21、增加， 金構造鋼都有明顯上升。因此，冷鍛成形材料的變形抗力愈小愈好；通過改進模具構造，提高金屬軟化處理的效果性較好、具有低硬化速率的材料，都可以到達冷鍛成形時變形抗力低的目的。3、緩慢的加工硬化速度冷鍛成形后，全部阻擋金屬變形的各項性能指標都有不同程度的提高：彈性極限 e 增加 100300%，強度極限增加30120%，硬度HB 增加60150%，即金屬產(chǎn)生了加工硬化現(xiàn)象。相反，塑b性指標都有所下降：延長率 減小 2090%，斷面收縮率 減小 2060%。變形程度不同的冷鍛成形硬化會阻礙金屬的連續(xù)塑性變形。但是，假設這一變化比較緩慢，即隨著冷作硬化程度的增加，變形抗力上升較慢，強度、硬度上升和

22、斷面收縮率、延長率下降的幅度都不大，就是說，冷鍛成形時顯示出不大的應變硬化性；這樣，連續(xù)塑性變形又將成為可能，而使金屬到達較高的變形程度。這一點，在選擇金屬材料時，是很重要的。低的加工硬化指數(shù)，被認為是良好的可成形性的指標。4、良好的坯料外表質量為了避開冷鍛成形時成形件外表開裂，提高冷鍛成形件的外表質量，良好的坯料外表是格外重要 的車加工或磨光的坯料。坯料的外表缺陷如雜質、夾砂、擦傷、裂紋等，一般都零星地遍布在坯料外表上，即使是合格的坯料，加工時也難免產(chǎn)生缺陷。因此，應加強對原材料的檢查和驗收。冷鍛成形工藝對坯料外表的根本要求是：外表干凈、光滑，不應有發(fā)裂、氣泡、劃傷、氧化皮等缺陷，并且坯料的

23、斷口和酸洗試片的組織不應有分層、縮孔、非金屬夾雜物和白點等。5、滿足零件的使用性能要求不管選擇何種材料，冷鍛變形后的強度和硬度都必需到達產(chǎn)品圖要求的指標，同時還要滿足裝配和使用要求。這一點，在確定或選擇適合于冷鍛成形加工的材料時，是應當首先考慮的。試驗證明，低碳鋼經(jīng)過 75%以上變形程度的冷鍛成形加工后，強度可以提高一倍左右，即低碳鋼15 鋼、20 鋼冷鍛成形后的強度能夠超過中碳鋼35 50 鋼的性能相接近。說明承受低碳鋼冷3550 20 鋼代替。合金構造鋼20Cr 和 40Cr，假設用低碳鋼20 鋼代替時，通常在冷鍛成形后要對外表進展強化熱處理。假設靠加工硬化缺乏以提高到要求的性能指標，或滿

24、足不了裝配及使用要求時，則必需考慮改進工藝，重選擇材料，或承受強化處理工藝等。例如，硬鋁合金冷鍛成形時，強化效果不顯著，冷鍛成形后的硬度和強度都達不到技術要求上規(guī) 要求較高的零件，在冷鍛成形工藝無法到達時，通常要承受外表強化熱處理工藝，如滲碳、淬火、氮化處理等等。二、冷鍛成形的常用材料目前，可冷鍛成形用的材料主要有：1純鋁1A7、1A6、1A5、1A30等；2鋁合金5A05A03A2、2A12A12A12A1、606、6063等；紫銅T1T、T與無氧銅TUTU2等；4黃銅H8H6H6HPb59-1等；5錫磷青銅QSn6.0.15等；鎳Ni-、Ni-2等；鋅與鋅鎘合金；純鐵DTDTDTDT4 等

25、；9低碳鋼AAB1B011225等；10深沖鋼S10、S15S20；1 中碳鋼3、445、50等；15Cr20Cr20CrMo20CrMnTi16Mn20MnB16MnCr540Cr42CrMo、30CrMnSi、35CrMnS、30CrMnSiNi2等；不銹鋼1Cr10Cr12Cr1、0Cr18Ni9T、1Cr18Ni9Ti等；GCr9、GCr15 與高速鋼W6Mo5Cr4V2亦可進展肯定變形量的冷鍛成形加工。1、工業(yè)純鋁成形性能良好的材料。常用于冷鍛成形的工業(yè)純鋁的主要化學成分及機械性能見表3-2。表3-2工業(yè)純鋁的化學成分及機械性能主要化學成分主要化學成分機械性能狀牌 號Al雜質態(tài)bsH

26、B% %MPaMPa% % Kg/mm21A7099.70.3退火1A6099.60.470110508035801525M1A5099.50.5冷作1A3099.30.7硬2、鋁合金防銹鋁合金Al-Mg 5A02、5A05 和A1-Mn 3A21，也是一種較為抱負的冷鍛成形 主要靠冷作硬化來強化。主要化學成分%機械性能牌狀 態(tài)號A1MgMnbsHB主要化學成分%機械性能牌狀 態(tài)號A1MgMnbsHBMPaMPa% % Kg/mm297.852.0退火0.150.4190802364455A0296.82.8M半硬25021066099.0硬化1.01.6220180

27、550553A2198.4Y退鋁型合金A1-Cu-Mg 2A11、2A12 2A11 為標準硬鋁、2A12 為高強度硬鋁。藝方案。硬鋁合金的化學成分和機械性能見表3-4。表3-42A11和2A12 硬鋁的化學成分及機械性能主要化學成分主要化學成分%機械性能室溫牌號狀 態(tài)HBCuMgMn雜質A1bMPa% Kg/mm2退火2401255653.8M2A110.40.80.40.81.80余量4.8淬火38042081295110CZ退火1246025101303 b只有200240MPa，只有6070MPa，而塑性極好，延長率 可達50%，斷面收縮率 到達70%；s而且

28、冷作硬化不猛烈，是一種冷鍛成形性能良好的材料。常用于冷鍛成形的工業(yè)純銅的主要化學成分和機械性能見表3-6。主要化學成分%機械主要化學成分%機械性能牌狀 態(tài)號Cu雜質bHBT199.950.05退火MPa210230%47.550Kg/mm24050T299.90.10退火21023047.5504050T399.70.30退火21023047.5504050T499.50.50退火TU199.970.03退火TU299.950.05退火4、黃銅Cu-Zn 系合金即黃銅如 H80、H68、H62 等，是以鋅為主要添加元素的銅合金，鋅參加后使塑性和強度都有所提高。銅合金中含鋅量小于 32%時，具有

29、優(yōu)良的冷鍛成形性能；而當銅合金中的含鋅量超38%時，其塑性急劇下降。因此，含銅量越高越適宜于冷鍛成形加工。黃銅合金的化學成分和機械性能見表3-7。主要化學成分%機械性能牌狀 態(tài)主要化學成分%機械性能牌狀 態(tài)HB號CuZn雜質bMPa%Kg/mm2H6260.563.539360.5退火30035030405060H68677030320.3退火300320304545555、鋼目前，可冷鍛成形的鋼材大致可分為三類：具有可成形性的鋼對這種鋼的要求主要是它的可成形性，不要求有良好的冷作強化效果。這類鋼主要是指含碳量在0.10%以下的一般碳鋼。要求通過成形工藝來提高零件機械強度的鋼但凡含碳量在 0.

30、20%以上的低碳、中碳和合金鋼都可通過加工硬化來到達這一目的。要求通過熱處理來提高零件機械性能的鋼當產(chǎn)品零件要求的強度比冷鍛成形所能到達的強度更高時 時，必需進展熱處理。象汽車、摩托車的變速軸、齒輪類零件，多承受 20Cr、20CrMo、20CrMnTi 等低合金構造鋼，冷鍛成形后一般仍舊達不到零件的性能要求，尚需進一步進展熱處理。對于這類材料， 要求在熱處理時具有較高的淬透性，但是要能夠適當軟化，以減小冷成形力。幾乎但凡可以熱鍛的鋼材都可以進展冷鍛成形加工，但是由于受到模具和設備的限制，能夠用于 冷鍛成形的鋼材，一般只能承受含碳量在0.50%以下的中碳鋼和低碳鋼，以及含碳量在0.50%以下的

31、低合金構造鋼。在實際生產(chǎn)中，廣泛承受的是含碳量在0.20%以下的低碳鋼和低合金構造鋼。3-8 列出了目前可供冷鍛成形使用的一些鋼材的化學成分和機械性能。主要化學成分%機械性能室溫名主要化學成分%機械性能室溫名牌號HB稱CMnSiPSCrb107110109121121131133138156MPa%100.070.140.350.650.170.370.0350.04340360434060低碳150.120.190.350.650.170.370.040.0436038038405560鋼200.170.240.350.650.170.370.040.04390420283255合15Cr0

32、.120.40.745020400.180.71.0金結20Cr0.170.240.50.80.71.0490構鋼40Cr0.370.450.50.80.81.1610深S10A0.060.120.250.50.100.030.0353004004650沖鋼S15A0.120.180.250.50.100.030.03534045044483.3 坯料的制備方法 材料為鋼錠時，由于其內(nèi)部組織、成分不均勻，通常用自由鍛方法進展開坯，然后將錠料兩端切除，并 進展。 修理費用、材料的損耗、加工本錢、所需工序如去毛刺、校整和退火等次數(shù)，以及其他因素。毛坯的尺寸、外形、材料，需要保證的鍛件精度和成形方式

33、也是影響下料方法的重要因素。一、剪切下料3.3 所示為剪切下料的原理。刀口外形和棒料截面相像。小尺寸的棒料多用冷剪。圖3.3剪切下料示意圖對有些合金鋼和尺寸較大的碳鋼棒料，為防止斷口產(chǎn)生裂紋，還須加熱到350550剪切。剪切 下料效率高，適用于大批生產(chǎn)，切口沒有材料損耗；但剪切端面質量較差。承受周密剪切工藝和設備， 可以改善剪切端面的平坦度和減小下料的重量誤差；剪切后的端面和軸線的不垂直度可小于1，重量 0.51以內(nèi)。剪切下料通常是在專用剪床上進展，也可以在一般曲柄壓力機上進展。1、剪切下料的特點金屬損耗、模具費用低等。剪切下料時的受力狀況如圖 3.4 所示，在刀片作用力影響下，坯料產(chǎn)生彎曲和

34、拉伸變形，當應力超過剪切強度時發(fā)生斷裂。這種下料方法的缺點是：坯料局部被壓扁；端面不平坦；剪斷面常有毛刺和裂縫。2、剪切下料過程剪切下料過程可分為三個階段，如圖3.5 所示：第一階段：刀刃壓進棒料，塑性變形區(qū)不大，由于加工硬化有作用，刃口端首先消滅裂紋；其次階段：裂紋隨刀刃的深入而連續(xù)擴展；第三個階段：在刀刃的壓力作用下，上下裂紋間的金屬被拉斷，造成“S”形斷面。擴大塑性變形區(qū)，刃尖處裂紋消滅較晚，結果剪切端面不平坦；刃口間隙大，坯料簡潔產(chǎn)生彎曲，結果 相平行，刃口則偏斜。剪切速度快，塑性變形區(qū)和加工硬化集中，上下兩邊的裂紋方向全都，可獲得平坦斷口；剪切速度慢時，狀況相反。P剪切力P 水平阻力

35、P 壓板阻力TQ圖3.4剪切下料時的受力狀況a消滅裂紋b裂紋擴展c斷裂圖3.5剪切下料過程3、常用的剪切下料方法法有開式剪切、閉式剪切、漸進剪切、徑向夾緊剪切及軸向加壓剪切等。開式剪切開式剪切下料方法如圖 3.6 剪切后坯料的端頭消滅了明顯偏斜，此時剪切面 AB 和棒料水平軸線成 角， 角應大于 90而小于97。為了到達直角切斷的目的，棒料的軸線必需有一個07的傾角 。由于加工、調整方面的困難，這種傾斜剪切方法極少承受。1活動切刀2固定切刀 3棒料a水平剪切b傾斜剪切圖3.6開式剪切下料方法閉式剪切承受閉式剪切下料方法剪切時見圖3.7 所示，由于棒料限制在切刀1 和2 的孔內(nèi)，剪切下來的坯料質

36、量比開式剪切法要好得多，能夠滿足冷擺輾成形工藝的要求。在冷擺輾成形毛坯的剪切下料中， 圖示的雙套筒式圓形剪切模具得到了廣泛承受。1活動切刀2固定切刀3棒料圖3.7閉式剪切下料方法徑向夾緊剪切施加徑向夾緊力的剪切原理見圖 3.8 所示。施加徑向夾緊力，可以使棒料徑向夾緊，能穩(wěn)定棒料位置，消退棒料旋轉和彎曲的可能性，從而改善下料毛坯的質量。軸向加壓剪切施加軸向加壓剪切法的原理見圖 3.9 所示。施加軸向力的實質就是要轉變剪切區(qū)的應力狀態(tài)，使剪切區(qū)產(chǎn)生的壓應力超過被剪切材料的屈服極限，從而使整個剪切過程在塑性狀態(tài)下進展。1擋板2活動切刀3夾緊壓板4固定切刀 5棒料圖3.8徑向夾緊剪切下料方法1活動切刀2棒料3固定切刀圖3.9軸向加壓剪切下料方法斜，而且可以形成平坦而光亮的剪切外表。徑向夾緊剪切法和軸向加壓剪切法最適合于剪切有色金屬材料。4、對剪切下料毛坯的要求應作如下規(guī)定：重量公差坯體積過大而造成的模具和成形設備的損壞。端面傾斜剪切毛坯的變形應盡可能小，以避開成形過程中模具承受偏心載荷，并保證模具的充填均勻。斷裂外表斷裂外表不應有裂紋、