绪论国家的装备制造能力的整体能力和发展水平决定着国家的经济实力、国防实力、综合国力和全球经济形势的竞争力与合作能力，决定着国家实现现代化和民族复兴的过程。
制造业是国民经济建设的基础，锻造在现代制造业中占有举足轻重的地位。
锻造在机床、重型机械、矿山机械、石油机械、水电设备、汽车、航空航天、核能及军工产品中占有比较大的比重。
由于锻压生产具有生产效率高、材料利用率和改善制件的内部组织及机械性能等显著特点，因此采用锻压生产零件的制造方法在各行各业中所占的比例很大。
随着精密成型、少无切削技术的发展，降低生产成本、减少产品质量、提高产品性能和质量要求的不断提高，锻压生产在工业、国防、航空航天以及其他各种装备制造业中的作用会越来越大。
锻件缺陷的主要特征及产生的原因制造业是国民经济建设的基础，锻造在现代制造业中占有举足轻重的地位。
锻造在机床、重型机械、矿山机械、石油机械、水电设备、汽车、航空、核能及军工产品中占有比较大的比重。
国家的装备制造能力的整体能力和发展水平决定着国家的经济实力、国防实力、综合国力和全球经济形势的竞争力与合作能力，决定着国家实现现代化和民族复兴的过程。
由于锻压生产具有生产效率高、材料利用率和改善制件的内部组织及机械性能等显著特点，因此采用锻压生产零件的制造方法在各行各业中所占的比例很大。
随着精密成型、少无切削技术的发展，降低生产成本、减少产品质量、提高产品性能和质量要求的不断提高，锻压生产在工业、国防、航空航天以及其他各种装备制造业中的作用会越来越大。
一锻造概述锻造利用冲击力或静压力使加热后的坯料在锻压设备上、下砧之间产生塑性变形，以获得所需尺寸、形状和质量的锻件加工方法称为锻造。
常用的锻造方法为自由锻、模锻及胎模锻。
自由锻利用冲击力或静压力使经过加热的金属在锻压设备的上、下砧间向四周自由流动产生塑性变形，获得所需锻件的加工方法称为自由锻。
自由锻分为手工锻造和机器锻造两种。
手工锻造只能生产小型锻件，机器锻造是自由锻锻造特点自由锻造所用工具和设备简单，通用性好，成本低。
同铸造毛坯相比，自由锻消除了缩孔、缩松、气孔等缺陷，使毛坯具有更高的力学性能。
锻件形状简单，操作灵活。
锻件和铸件相比锻件的优点金属经过锻造加工后能改善其组织结构和力学性能。
铸造组织经过锻造方法热加工变形后由于金属的变形和再结晶，使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。
铸件的力学性能低于同材质的锻件力学性能。
此外，锻造加工能保证金属纤维组织的连续性，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整，可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命采用精密模锻、冷挤压、温挤压等工艺生产的锻件，都是铸件所无法比拟的锻件是金属被施加压力，通过塑性变形塑造要求的形状或合适的压缩力的物件。
这种力量典型的通过使用铁锤或压力来实现。
铸件过程建造了精致的颗粒结构，并改进了金属的物理属性。
在零部件的现实使用中，一个正确的设计能使颗粒流在主压力的方向。
铸件是用各种铸造方法获得的金属成型物件，即把冶炼好的液态金属，用浇注、压射、吸入或其它浇铸方法注入预先准备好的铸型中，冷却后经落砂、清理和后处理等，所得到的具有一定形状，尺寸和性能的物件。
因此，它在重型机器及重要零件的制造上有特别重要的意义。
应用领域自由锻造是靠人工操作来控制锻件的形状和尺寸的，所以锻件精度低，加工余量大，劳动强度大，生产率也不高，因此它主要应用于单件、小批量生产。
锻造分类自由锻造分手工自由锻和机器自由锻。
手工自由锻生产效率低，劳动强度大，仅用于修配或简单、小型、小批锻件的生产。
在现代工业生产中，机器自由锻已成为锻造生产的主要方法，在重型机械制造中，它具有特别重要的作用。
主要设备自由锻造的设备分为锻锤和液压机两大类。
生产中使用的锻锤有空气锤和蒸汽-空气锤。
液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，是生产大型锻件的唯一方式。
基本工序自由锻造的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。
1. 自由锻的基本工序（1) 拔长【拔长】也称延伸 ,它是使坯料横断面积减小、长度增加的锻造工序。
拔长常用于锻造杆、轴类零件。
拔长的方法主要有两种 :1) 在平砧上拔长。
下图a是在锻锤上下砧间拔长的示意图。
高度为H( 或直径为 D) 的坯料由右向左送进 , 每次送进量为 L 。
为了使锻件表面平整 ,L 应小于砧宽 B, 一般L≤0.75B 。
对于重要锻件 , 为了整个坯料产生均匀的塑性变形 ,L/H( 或 L/D) 应在 0.4～0.8 范围内。
2) 在芯棒上拔长。
下图b是在芯棒上拔长空心坯料的示意图。
锻造时 , 先把芯棒插入冲好孔的坯料中 , 然后当作实心坯料进行拔长。
拔长时 , 一般不是一次拔成 , 先将坯料拔成六角形 , 锻到所需长度后 , 再倒角滚圆 , 取出芯棒。
为便于取出芯棒 , 芯棒的工作部分应有 1:100 左右的斜度。
这种拔长方法可使空心坯料的长度增加 , 壁厚减小 , 而内径不变 , 常用于锻造套筒类长空心锻件。
(2) 镦粗【镦粗】是使毛坯高度减小 , 横断面积增大的锻造工序。
镦粗工序主要用于锻造齿轮坯、圆饼类锻件。
镦粗工序可以有效地改善坯料组织 , 减小力学性能的异向性。
镦粗与拔长的反复进行 , 可以改善高合金工具钢中碳化物的形态和分布状态。
镦粗主要有以下三种形式 :1) 完全镦粗。
完全镦粗是将坯料竖直放在砧面上 (图a), 在上砧的锤击下, 使坯料产生高度减小 , 横截面积增大的塑性变形。
2) 端部镦粗。
将坯料加热后 , 一端放在漏盘或胎模内 , 限制这一部分的塑性变形 , 然后锤击坯料的另一端 , 使之镦粗成形。
图b是用漏盘的镦粗方法 , 多用于小批量生产；胎模镦粗的方法 , 多用于大批量生产。
在单件生产条件下 , 可将需要镦粗的部分局部加热 , 或者全部加热后将不需要镦粗的部分在水中激冷，然后进行镦粗。
3) 中间镦粗。
这种方法用于锻造中间断面大 , 两端断面小的锻件 , 例如双面都有凸台的齿轮坯就采用此法锻造（图c）。
坯料镦粗前 , 需先将坯料两端拔细 , 然后使坯料直立在两个漏盘中间进行锤击 , 使坯料中间部分镦粗。
为了防止镦粗时坯料弯曲 ,坯料高度h与直径d之比h/d ≤ 2.5 。
(3) 冲孔【冲孔】是在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序。
冲孔的方法主要有以下两种 :1）双面冲孔法。
用冲头在坯料上冲至 2/3～3/4 深度时 , 取出冲头 , 翻转坯料 , 再用冲头从反面对准位置 , 冲出孔来。
双面冲孔的过程如图所示。
2）单面冲孔法。
厚度小的坯料可采用单面冲孔法。
冲孔时 , 坯料置于垫环上 , 将一略带锥度的冲头大端对准冲孔位置 , 用锤击方法打入坯料 , 直至孔穿透为止 , 如图所示。
(4) 弯曲【弯曲】采用一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序 ,称为弯曲。
常用的弯曲方法有以下两种 :1) 锻锤压紧弯曲法。
坯料的一端被上、下砧压紧, 用大锤打击或用吊车拉另一端 , 使其弯曲成形, 如图所示。
2）模弯曲法。
在垫模中弯曲能得到形状和尺寸较准确的小型锻件 , 如图所示。
⑸切割【切割】是指将坯料分成几部分或部分地割开 ,或从坯料的外部割掉一部分,或从内部割出一部分的锻造工序 ( 如图)。
⑹ 错移【错移】是指将坯料的一部分相对另一部分平行错开一段距离，但仍保持轴心平行的的锻造工序 (下图),常用于锻造曲轴零件。
错移时，先对坯料进局部切割，然后在切口两侧分别施加大小相等、方法相反且垂直于轴线的冲击力或压力，使坯料实现错移。
2. 自由锻的生产特点和应用自由锻所用工具和设备简单 , 通用性好 , 成本低。
同铸造毛坯相比 , 自由锻消除了缩孔、缩松、气孔等缺陷, 使毛坯具有更高的力学性能。
因此,它在重型机器及重要零件的制造上有特别重要的意义。
自由锻是靠人工操作来控制锻件的形状和尺寸的 ,所以锻件精度低 ,加工余量大 , 劳动强度大,生产率也不高 , 因此它主要应用于单件、小批量生产。
二、锻件缺陷分类为了保证质量，对于金属锻件，必须进行质量检验。
对检验出有缺陷的锻件，根据使用要求（检验标准）和缺陷的程度，确定其合格、报废或经过修补后使用。
1.锻件缺陷分类的方法很多，下面介绍比较实用的两种分类方法：2.锻件的缺陷如按其表现形状来区分，可分为外部的、内部的、和性能的三种。
3.外部缺陷如几何尺寸和形状不符合要求，表面裂纹，折迭、缺肉、错差、模锻不足、表面麻坑、表面气泡和桔皮状表面。
这类缺陷显露在锻件的外表面上，比较容易发现或观察到。
4.锻件的缺陷如按其表现形状来区分，可分为外部的、内部的、和性能的三种。
5.外部缺陷如几何尺寸和形状不符合要求，表面裂纹，折迭、缺肉、错差、模锻不足、表面麻坑、表面气泡和桔皮状表面。
这类缺陷显露在锻件的外表面上，比较容易发现或观察到。
6.反映在性能方面的缺陷，如温室强度、塑性、韧性或疲劳性能等不符合；或者高温瞬时强度，持久强度、持久塑性、蠕变强度不符合要求等。
性能方面的缺陷，只有在进行了性能试验之后，才能确切知道.7.值得注意的是，外部、内部和性能方面的缺陷这三者之间，常常有不可分割的联系。
例如，过热和过烧表现于外部为裂纹的形式；表现于内部则为晶粒粗大或脱碳，表现的性能方面则为塑性和韧性和降低。
因此，为了准确确定锻件缺陷的原因，除了必须辨明它们的形态和特征之外，还应注意拭出它们之间的内在联系。
8.锻件缺陷按其产生于那个过程来区分，可分为：原材料生产过程产生的缺陷、锻造过程产生的缺陷和热处理过程产生的缺陷。
按照锻造过程中各工序的顺序，还可将锻造过程中产生的缺陷，细分为以下几类：由下料产生的缺陷；由加热产生的缺陷；由锻造产生的缺陷；由冷却产生的缺陷和由清理产生缺陷等。
不同的工序可以产生形式的缺陷，但是，同一种形式的缺陷也可以来自不同的工序。
由于产生锻件缺陷的原因往往与原材料生产过程和锻造热处理过程有关。
三、引发锻件缺陷的主要原因（一）原材料的主要缺陷及其引起的锻件缺陷锻造用的原材料为铸锭、轧材、挤材及锻坯。
而轧材、挤材及锻坯分别是铸锭经轧制、挤压及锻造加工成的半成品。
一般情况下，铸锭的内部缺陷或表面缺陷的出现有时是不可避免的。
例如，内部的成分与组织偏析等。
原材料存在的各种缺陷，不仅会影响锻件的成形，而且将影响锻件的最终质量。
1.表面裂纹表面裂纹多发生在轧制棒材和锻制棒材上，一般呈直线形状，和轧制或锻造的主变形方向一致。
造成这种缺陷的原因很多，例如钢锭内的皮下气泡在轧制时一面沿变形方向伸长，一面暴露到表面上和向内部深处发展。
又如在轧制时，坯料的表面如被划伤，冷却时将造成应力集中，从而可能沿划痕开裂等等。