温度如何影响锻造？掌握热锻、冷锻和温锻以获得最佳效果

温度是锻造过程中最关键的变量。 它决定了金属在压力下的行为、可实现的形状以及成品部件的最终机械性能。选择正确的温度不是建议，而是成功的必要条件，因为它直接控制着金属的内部结构、延展性和所需的成形能量。

任何锻造操作的核心决策都围绕着温度。这个选择代表了零件成形难易程度（可成形性）与最终可实现的精度、表面光洁度和强度之间的基本权衡。

要理解锻造，首先必须了解热量如何改变金属的内部晶体结构。这种行为是整个过程的基础。

每种金属都有一个再结晶温度。高于此点，金属变形、受应力的晶粒结构可以在变形过程中重塑成新的、无应变的晶粒。

这是热加工和冷加工之间的关键区别。在该温度以上加工金属是热锻；在该温度以下加工金属是冷锻。

加热金属会显著增加其延展性（在不破裂的情况下变形的能力）和塑性（成形的能力）。

热工件的行为更像致密的粘土而不是固体，使其能够以比室温下少得多的力成形为复杂的几何形状。

当金属经过适当的热锻时，巨大的压力会破坏其粗糙的铸态晶粒结构。然后热量允许新的、更细、更均匀的晶粒生长。

这种晶粒细化消除了内部空隙和孔隙率，从而使零件比铸造或机加工的同类零件更致密、更坚韧、更坚固。

锻造不是单一的工艺，而是一类由温度定义的工艺。每种都有不同的优点和应用。

热锻的温度远高于金属的再结晶温度。对于钢而言，这通常在 1150°C (2100°F) 左右。

此工艺允许进行巨大的形状变化并制造高度复杂的零件。细化的晶粒结构带来了卓越的韧性和延展性。然而，由于热收缩和表面氧化皮（氧化）的形成，其代价是较低的尺寸精度，通常需要二次机加工。

冷锻在室温或接近室温下进行。这是一个在再结晶点以下成形金属的工艺。

由于不涉及热量，零件具有出色的尺寸精度和卓越的表面光洁度，通常无需二次加工。该过程还会引起加工硬化，从而显著提高材料的强度和硬度。主要限制是它需要巨大的力，并且最适合简单的形状。

温锻是一种专业工艺，在热锻和冷锻温度范围之间进行——低于再结晶点但远高于室温。

它提供了一个战略性的折衷方案。与热锻相比，它提供了更好的精度和更少的氧化皮，同时与冷锻相比，它提高了延展性并降低了所需的成形力。这使其成为需要良好公差的中等复杂零件的有价值的选择。

选择错误的温度或未能精确控制温度可能导致灾难性的失效或不符合规格的零件。

如果金属加热得太接近其熔点，可能会发生称为烧损的情况。晶界可能开始熔化和氧化，造成不可逆的内部损坏。

烧损的零件非常脆，无论外观如何，都完全无法使用。它必须报废。

对于热锻，温度不足会降低金属的延展性。这意味着需要更大的力来成形它，从而增加模具和机械的磨损。

更关键的是，这可能导致锻造不完全、表面开裂以及无法实现所需的晶粒细化，从而影响零件的最终机械性能。

即使加上精加工的成本，热锻对于大型部件或复杂的初始形状通常更具成本效益。

冷锻在小批量、净形零件的高产量生产中表现出色，因为昂贵机械和坚固工装的成本被消除二次机加工所抵消。

每种合金都有独特且通常很窄的锻造温度窗口。铝合金的锻造温度远低于钢，而钛合金需要极其精确的温度控制，以避免有害的相变或污染。没有一种尺寸适合所有温度。

您的选择必须由组件的最终目标驱动。分析可成形性、精度和最终强度之间的权衡，以做出明智的决定。

掌握温度控制是释放锻造工艺全部强度、韧性和可靠性潜力的关键。

摘要表：

锻造类型	温度范围（典型钢材）	主要优势	主要限制
热锻	高于 ~1150°C (2100°F)	最大的可成形性，卓越的韧性	精度较低，表面氧化皮
冷锻	室温或接近室温	高精度，卓越的表面光洁度，加工硬化	需要高力，仅限于简单的形状
温锻	在热锻和冷锻范围之间	可成形性和精度的良好平衡	工艺窗口较窄