锻造技术：优化金属组织结构，提升机械性能的关键工艺

锻造是利用锻压机械对金属毛坯施加压力，使其产生塑性变形，以获得具有一定力学性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，是锻造（锻压和冲压）两大组成部分之一。锻造可以消除冶炼过程中产生的铸件疏松等缺陷，优化组织结构。同时，由于保留了完整的金属流线，锻件的力学性能一般比同材质的铸件好。有关机械中载荷较大、工作条件恶劣的重要零件，除形状较简单的可用卷板、型材或焊接件外，大多采用锻件。

锻造可分为自由锻造、模锻和闭式模锻。

1、自由锻造。利用冲击力或压力使金属在上下铁块（砧）间发生变形，以获得所需锻件。主要有手工锻造和机械锻造两种。

2、模锻。模锻分为开式模锻和闭式模锻，是将金属毛坯在具有一定形状的锻模内受压缩变形而获得锻件。又可分为冷镦、辊锻、径向锻造和挤压等。

3、由于闭式模锻和闭式镦锻没有飞边，材料的利用率较高。复杂锻件的精加工可在一道或几道工序内完成。由于没有飞边，锻件的受力面积减小，所需的载荷也减小。但应注意，毛坯不能完全受限制。为此，应严格控制毛坯的体积、锻模和锻件的相对位置，并努力减少锻模的磨损。

轧制是一种压力加工方法，其中金属坯料通过一对旋转辊（各种形状）之间的间隙。辊的压缩使材料的横截面减小并增加其长度。这是最常见的钢材生产方法，主要用于生产型材、板材和管材。

轧制方法按轧件运动方式分为纵轧、横轧和斜轧。

纵轧过程是金属通过两个反向旋转的轧辊之间并发生塑性变形的过程。

横轧：工件变形后的运动方向与辊轴方向一致。

斜轧：工件按螺旋运动，工件与辊筒轴线之间没有特殊角度。

优势：

它能破坏钢锭的铸造组织，细化钢材的晶粒，消除组织的缺陷，从而使钢材组织致密，提高力学性能。这种改善主要体现在轧制方向上，使钢材在一定程度上不再是各向同性的；浇注时形成的气泡、裂纹、疏松等，在高温高压作用下也能被焊合。

缺点：

1、轧制后，钢材内部的非金属夹杂物（主要是硫化物和氧化物，还有硅酸盐）被压成薄片，产生分层（夹层）现象。分层使钢材沿厚度方向的拉伸性能大大恶化，焊缝收缩时可能产生层间撕裂。焊缝收缩引起的局部应变往往达到屈服点应变的几倍，远大于载荷引起的应变。

2、冷却不均匀引起的残余应力。残余应力是在没有外力作用下，内部自平衡的应力。各种截面的热轧钢材均有此种残余应力。一般钢材截面尺寸越大，残余应力越大。残余应力虽然是自平衡的，但对钢构件在外力作用下的性能还是有一定影响的。如对变形、稳定性、抗疲劳性能等可能产生不利影响。

3、热轧钢材的厚度、边宽控制比较困难。热胀冷缩我们都熟悉，即使热轧开始时长度、厚度符合标准，冷却后还是会有一定的负差，边宽越宽、厚度越厚，这种负差越明显。所以对于大规格钢材，钢材的边宽、厚度、长度、角度、边线不能太精确。

锻件与轧制品对比：

（1）锻件轴向和径向力学性能的差异比轧制件小。也就是说锻件的各向同性比轧制件高得多，所以锻件的寿命比轧制件长得多。下图是Cr12MoV轧板不同方向共晶碳化物形貌金相图。

（2）从变形程度上看，锻造的变形程度远大于轧制，即锻造对共晶碳化物的破碎效果优于轧制。

（3）从加工成本上看，锻造的成本比轧制高得多，对于一些关键的零件、承受较大载荷或冲击的工件、形状复杂或要求非常严格的工件，必须采用锻造工艺进行加工。

（4）锻件具有完整的金属流线，经轧制后，机械加工破坏了金属流线的完整性，大大缩短了工件的寿命。