7

2.2  锻造工艺 9

2.3 力学性能实验 11

2.3.1  室温拉伸测试 11

2.3.2 夏比冲击试验 11

2.3.4  冲击断口的观察 12

2.4 显微组织观察 13

2.4.1  金相组织观察 13

2.4.2  晶粒度测定及显微硬度分析 13

3  实验结果及结论分析 14

3.1  力学性能实验结果 14

3.1.1  应力-应变曲线 14

3.1.2  冲击实验结果分析 15

3.2 金相组织分析 16

3.2.1 组织均匀性对40CrNiMo钢的影响 16

3.2.2  晶粒度对40CrNiMo钢的影响 19

3.2.3  不同组织的硬度分析 20

结  论 22

致  谢 23

参 考 文 献 24

1  绪论

锻造(也称金属塑性加工)是对金属施加压力,在不破坏其本身完整性的条件下改变形状,从而获得所需工件的一种无切削加工方法[1],通常是通过使用铁锤或压力来实现。其中大型锻件,通常是指在500~800 吨以上自由锻造机上用特殊钢锻造的锻材锻件,产品综合性能要求高、工艺复杂、多为特殊定制,主要用于制造重大装备的关键和重要部件,如汽轮机主轴和转子、船用锻件和冶金轧辊等。大型锻件制造是重大装备制造的关键技术之一,其质量直接影响到重大装备的整体水平和运行可靠性,是发展电力、船舶、冶金、石化、重型机械和国防等工业的基础,是发展先进装备制造业的前提。最近几年不少材料的锻造技术都有重大的突破,如曹春晓院士率领大型课题组研制成功能耐500摄氏度使用温度的TC11高温钛合金,并创造性地采用高低温交替热变形等新型工艺等,解决了大型钛合金锻造金相组织的不均匀性问题[2]。但大部分的锻造材料还是存在锻后组织不均匀,严重影响材料的力学性能。锻件组织质量的优劣直接影响到许多机械零件的性能和使用寿命,如航空发动机的涡轮盘、涡轮叶片、压气机叶片的炸裂和折断,电站主轴叶轮发生的爆炸事故,汽车发动机和高速柴油机连杆在运行中的折断事故等,都与其锻件的内部组织质量有极密的关系。

    因此,生产锻件时,除了必须保证所要求的形状和尺寸外,还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求,其中主要包括:强度指标、塑性指标、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性能等,对高温工作的零件,还有高温瞬时拉伸性能、持久性能、抗蠕变性能和热疲劳性能等。而锻件的性能又取决于其组织和结构。不同材料,或同一材料的不同材料不同状态的锻件,其性能不同,归根到底都是由其组织和结构决定的[3]。

1.1 大型锻件的锻造工艺及特点

1.1.1  锻造的一般生产过程介绍

锻造过程是锻件生产的成型过程,热锻时,由于变形能和变形阻力都很小,可以锻造形状复杂的锻件。根据锻件的移动方式,锻造可分为自由锻、镦粗、挤压、模锻、闭式模锻、闭式镦锻。,大型锻件的一般锻造方法为自由锻。锻造设备的模具运动与自由度是不一致的,根据下死点变形限制特点,锻造设备可分为下述四种形式:

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