金属热加工技术优化方案

1）热加工与冷加工的区别

从金属学的角度来看，所谓热加工是指在再结晶温度以上的加工过程；在再结晶温度以下的加工过程称为冷加工。如Fe的再结晶温度为451℃，其在400℃以下的加工仍为冷加工。而Sn的再结晶温度为－71℃，则其在室温下的加工为热加工。

2）热加工对金属组织和性能的影响

金属热加工时由于塑性变形引起的加工硬化效果与再结晶引起的软化效果同时发生，加工硬化很快被变形过程中发生的动态软化所抵消，因而热加工不会带来加工硬化效果；热加工时，金属始终保持着高塑性，可持续地进行大变形量的加工；在高温下金属的强度低，变形抗力小，有利于减少动力消耗。热加工虽然不能引起加工硬化，但它能使金属的组织和性能发生显著的变化，如图3－24所示。

图3－24　热轧过程中的动态再结晶

（1）改善铸锭组织和性能

热加工可使铸态金属与合金中的组织缺陷得到明显改善，如气孔和疏松焊合，使粗大的树枝晶或柱状晶破碎，粗大的夹杂物或脆性相被击碎并重新分布，从而使组织致密、成分均匀、晶粒细化，力学性能提高。

（2）形成纤维组织（加工流线）

热加工使铸态金属中的非金属夹杂沿变形方向拉长，形成彼此平行的宏观条纹，称作流线，由这种流线体现的组织称纤维组织。它使钢产生各向异性，在制定加工工艺时，应使流线分布合理，尽量与拉应力方向一致，而与外剪切应力或冲击应力的方向垂直。图3－25（a）所示曲轴锻坯流线分布合理，而图3－25（b）中曲轴是由锻钢切削加工而成，其流线分布不合理，在轴肩处容易断裂。(www.xing528.com)

由于热加工可使金属组织和性能得到显著改善，所以受力复杂、载荷较大的重要工件，一般都采用热加工方法来制造。

图3－25　曲轴中的流线分布

（3）形成带状组织

多相合金中的各个相，在热加工时沿着变形方向交替地呈带状分布，这种组织称为带状组织。图3－26是低碳钢中的带状组织。带状组织不仅降低金属的强度，而且还降低塑性和冲击韧性，对性能极为不利。轻微的带状组织可以通过正火来消除。

图3－26　低碳钢中的带状组织

（4）影响晶粒大小

热加工后晶粒是否细化取决于变形量、热加工温度，尤其是终锻（轧）温度后冷却等因素，正常热加工后，一般可使晶粒细化。