鍛造工藝概述鍛造是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形，以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。鍛造和沖壓同屬塑性加工性質，統稱鍛壓。 鍛造是機械制造中常用的成形方法。 通過鍛造能消除金屬的鑄態疏松、焊合孔洞，鍛件的機械性能一般優于同樣材料的鑄件。機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。 鍛造按坯料在加工時的溫度可分為冷鍛和熱鍛。冷鍛一般是在室溫下加工，熱鍛是在高于坯料金屬的再結晶溫度上加工。有時還將處于加熱狀態，但溫度不超過再結晶溫度時進行的鍛造稱為溫鍛。不過這種劃分在生產中并不完全統一。 鋼的再結晶溫度約為460，但普遍采用800作為劃分線，高于800的是熱鍛；在300800之間稱為溫鍛或半熱鍛。 鍛造按成形方法則可分為自由鍛、模鍛、冷鐓、徑向鍛造、擠壓、成形軋制、輥鍛、輾擴等。坯料在壓力下產生的變形基本不受外部限制的稱自由鍛，也稱開式鍛造；其他鍛造方法的坯料變形都受到模具的限制，稱為閉模式鍛造。成形軋制、輥鍛、輾擴等的成形工具與坯料之間有相對的旋轉運動，對坯料進行逐點、漸近的加壓和成形，故又稱為旋轉鍛造。 鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金。材料的原始狀態有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態金屬。 一般的中小型鍛件都用圓形或方形棒料作為坯料。棒料的晶粒組織和機械性能均勻、良好，形狀和尺寸準確，表面質量好，便于組織批量生產。只要合理控制加熱溫度和變形條件，不需要大的鍛造變形就能鍛出性能優良的鍛件。 鑄錠僅用于大型鍛件。鑄錠是鑄態組織，有較大的柱狀晶和疏松的中心。因此必須通過大的塑性變形，將柱狀晶破碎為細晶粒，將疏松壓實，才能獲得優良的金屬組織和機械性能。 經壓制和燒結成的粉末冶金預制坯，在熱態下經無飛邊模鍛可制成粉末鍛件。鍛件粉末接近于一般模鍛件的密度，具有良好的機械性能，并且精度高，可減少后續的切削加工。粉末鍛件內部組織均勻，沒有偏析，可用于制造小型齒輪等工件。但粉末的價格遠高于一般棒材的價格，在生產中的應用受到一定限制。 對澆注在模膛的液態金屬施加靜壓力，使其在壓力作用下凝固、結晶、流動、塑性變形和成形，就可獲得所需形狀和性能的模鍛件。液態金屬模鍛是介于壓鑄和模鍛間的成形方法，特別適用于一般模鍛難于成形的復雜薄壁件。 不同的鍛造方法有不同的流程，其中以熱模鍛的工藝流程最長，一般順序為：鍛坯下料；鍛坯加熱；輥鍛備坯；模鍛成形；切邊；中間檢驗，檢驗鍛件的尺寸和表面缺陷；鍛件熱處理，用以消除鍛造應力，改善金屬切削性能；清理，主要是去除表面氧化皮；矯正；檢查，一般鍛件要經過外觀和硬度檢查，重要鍛件還要經過化學成分分析、機械性能、殘余應力等檢驗和無損探傷。 鍛壓是鍛造和沖壓的合稱，是利用鍛壓機械的錘頭、砧塊、沖頭或通過模具對坯料施加壓力，使之產生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的制件的成形加工方法。 在鍛造加工中，坯料整體發生明顯的塑性變形，有較大量的塑性流動；在沖壓加工中，坯料主要通過改變各部位面積的空間位置而成形，其內部不出現較大距離的塑性流動。鍛壓主要用于加工金屬制件，也可用于加工某些非金屬，如工程塑料、橡膠、陶瓷坯、磚坯以及復合材料的成形等。 鍛壓和冶金工業中的軋制、拔制等都屬于塑性加工，或稱壓力加工，但鍛壓主要用于生產金屬制件，而軋制、拔制等主要用于生產板材、帶材、管材、型材和線材等通用性金屬材料。 人類在新石器時代末期，已開始以錘擊天然紅銅來制造裝飾品和小用品。中國約在公元前2000多年已應用冷鍛工藝制造工具，如甘肅武威皇娘娘臺齊家文化遺址出土的紅銅器物，就有明顯的錘擊痕跡。商代中期用隕鐵制造武器，采用了加熱鍛造工藝。春秋后期出現的塊煉熟鐵，就是經過反復加熱鍛造以擠出氧化物夾雜并成形的。 最初，人們靠掄錘進行鍛造，后來出現通過人拉繩索和滑車來提起重錘再自由落下的方法鍛打坯料。14世紀以后出現了畜力和水力落錘鍛造。 1842年，英國的內史密斯制成第一臺蒸汽錘，使鍛造進入應用動力的時代。以后陸續出現鍛造水壓機、電機驅動的夾板錘、空氣鍛錘和機械壓力機。夾板錘最早應用于美國內戰(18611865)期間，用以模鍛武器的零件，隨后在歐洲出現了蒸汽模鍛錘，模鍛工藝逐漸推廣。到19世紀末已形成近代鍛壓機械的基本門類。 20世紀初期，隨著汽車開始大量生產，熱模鍛迅速發展，成為鍛造的主要工藝。20世紀中期，熱模鍛壓力機、平鍛機和無砧鍛錘逐漸取代了普通鍛錘，提高了生產率，減小了振動和噪聲。隨著鍛坯少無氧化加熱技術、高精度和高壽命模具、熱擠壓，成形軋制等新鍛造工藝和鍛造操作機、機械手以及自動鍛造生產線的發展，鍛造生產的效率和經濟效果不斷提高。 冷鍛的出現先于熱鍛。早期的紅銅、金、銀薄片和硬幣都是冷鍛的。冷鍛在機械制造中的應用到20世紀方得到推廣，冷鐓、冷擠壓、徑向鍛造、擺動輾壓等相繼發展，逐漸形成能生產不需切削加工的精密制件的高效鍛造工藝。 早期的沖壓只利用鏟、剪、沖頭、手錘、砧座等簡單工具，通過手工剪切、沖孔、鏟鑿、敲擊使金屬板材(主要是銅或銅合金板等)成形，從而制造鑼、鐃、鈸等樂器和罐類器具。隨著中、厚板材產量的增長和沖壓液壓機和機械壓力機的發展，沖壓加工也在19世紀中期開始機械化。 1905年美國開始生產成卷的熱連軋窄帶鋼，1926年開始生產寬帶鋼，以后又出現冷連軋帶鋼。同時，板、帶材產量增加，質量提高，成本降低。結合船舶、鐵路車輛、鍋爐、容器、汽車、制罐等生產的發展，沖壓已成為應用最廣泛的成形工藝之一。 鍛壓主要按成形方式和變形溫度進行分類。按成形方式鍛壓可分為鍛造和沖壓兩大類；按變形溫度鍛壓可分為熱鍛壓、冷鍛壓、溫鍛壓和等溫鍛壓等。 熱鍛壓是在金屬再結晶溫度以上進行的鍛壓。提高溫度能改善金屬的塑性，有利于提高工件的內在質量，使之不易開裂。高溫度還能減小金屬的變形抗力，降低所需鍛壓機械的噸位。但熱鍛壓工序多，工件精度差，表面不光潔，鍛件容易產生氧化、脫碳和燒損。 冷鍛壓是在低于金屬再結晶溫度下進行的鍛壓，通常所說的冷鍛壓多專指在常溫下的鍛壓，而將在高于常溫、但又不超過再結晶溫度下的鍛壓稱為溫鍛壓。溫鍛壓的精度較高，表面較光潔而變形抗力不大。 在常溫下冷鍛壓成形的工件，其形狀和尺寸精度高，表面光潔，加工工序少，便于自動化生產。許多冷鍛、冷沖壓件可以直接用作零件或制品，而不再需要切削加工。但冷鍛時，因金屬的塑性低，變形時易產生開裂，變形抗力大，需要大噸位的鍛壓機械。 等溫鍛壓是在整個成形過程中坯料溫度保持恒定值。等溫鍛壓是為了充分利用某些金屬在等一溫度下所具有的高塑性，或是為了獲得特定的組織和性能。等溫鍛壓需要將模具和坯料一起保持恒溫，所需費用較高，僅用于特殊的鍛壓工藝，如超塑成形。 鍛壓可以改變金屬組織，提高金屬性能。鑄錠經過熱鍛壓后，原來的鑄態疏松、孔隙、微裂等被壓實或焊合；原來的枝狀結晶被打碎，使晶粒變細；同時改變原來的碳化物偏析和不均勻分布，使組織均勻，從而獲得內部密實、均勻、細微、綜合性能好、使用可靠的鍛件。鍛件經熱鍛變形后，金屬是纖維組織；經冷鍛變形后，金屬晶體呈有序性。 鍛壓是使金屬進行塑性流動而制成所需形狀的工件。金屬受外力產生塑性流動后體積不變，而且金屬總是向阻力最小的部分流動。生產中，常根據這些規律控制工件形狀，實現鐓粗拔長、擴孔、彎曲、拉深等變形。 鍛壓出的工件尺寸精確、有利于組織批量生產。模鍛、擠壓、沖壓等應用模具成形的尺寸精確、穩定。可采用高效鍛壓機械和自動鍛壓生產線，組織專業化大批量或大量生產。 鍛壓的生產過程包括成形前的鍛坯下料、鍛坯加熱和預處理；成形后工件的熱處理、清理、校正和檢驗。常用的鍛壓機械有鍛錘、液壓機和機械壓力機。鍛錘具有較大的沖擊速度，利于金屬塑性流動，但會產生震動；液壓機用靜力鍛造，有利于鍛透金屬和改善組織，工作平穩，但生產率低；機械壓力機行程固定，易于實現機械化和自動化。 未來鍛壓工藝將向提高鍛壓件的內在質量、發展精密鍛造和精密沖壓技術、研制生產率和自動化程度更高的鍛壓設備和鍛壓生產線、發展柔性鍛壓成形系統、發展新型鍛壓材料和鍛壓加工方法等方面發展。 提高鍛壓件的內在質量，主要是提高它們的機械性能(強度、塑性、韌性、疲勞強度)和可靠度。這需要更好地應用金屬塑性變形理論；應用內在質量更好的材料；正確進行鍛前加熱和鍛造熱處理；更嚴格和更廣泛地對鍛壓件進行無損探傷。 少、無切削加工是機械工業提高材料利用率、提高勞動生產率和降低能源消耗的最重要的措施和方向。鍛坯少、無氧化加熱，以及高硬、耐磨、長壽模具材料和表面處理方法的發展，將有利于精密鍛造、精密沖壓的擴大應用。 中頻感應加熱鍛造爐主要特點:1、 用于銅棒、鐵棒、鋁棒材加熱;2、 超小體積 , 可移動，占地僅0.6平方米，方便與任何鍛、軋設備配合使用;3、 安裝、調試和操作非常方便，一學即會;4、 感應加熱 , 使棒料在極短的時間內加熱到所需溫度，極大地減少金屬氧化 , 既省料又提高鍛造質量;5、 中頻加熱15以上棒料 , 更透熱、更均勻、更快速;6、 24小時不間斷工作;7、 自動送料;8、 省電、環保、降低成本和人力開支;9、 方便更換爐體 , 以適應棒料整體加熱或端部加熱的不同要求;10、采用超小型的中頻感應加熱電源 , 與傳統中頻電源截然不同;主要型號和適用范圍: TXZ-35 35KW 鍛造爐TXZ-45 45KW 鍛造爐推薦用于1530長度40MM左右短棒料加熱TXZ-70 70KW 鍛造爐推薦用于15-50棒料加熱TXZ-110 110KW 鍛造爐推薦用于25-50棒料加熱棒料中頻感應加熱鍛造爐組成：1、 35-110KW中頻加熱電源2、 補償電容箱3、 整料或端料加熱圈及機構4、 氣功送料機構5、 工作臺熱模鍛技術 新發展中國加入WTO，市場國際化、采購全球化必將給中國的制造業帶來巨大的商機，特別是汽車、航天制造業；國家計委、科技部共同發布的當前優先發展的高技術產業化重點領域指南已確定了汽車領域優先發展的重點產業主要集中在汽車零部件制造業。汽車工業的“小型化、輕量化和高速化”發展方向，為中國的鍛造行業提供了極大的發展機遇，汽車上的零件60%是用鍛壓方法生產的。有關專家分析指出：美國、日本、德國的汽車工業如此發達，得益于其鍛壓技術及設備的領先地位。我國的鍛造工業要適應入世后國際競爭的需要，必須用高新技術武裝自己，提升自己，堅定不移地走“精密化、專業化、現代化”的強身之路。我國汽車工業發展目前已呈現多元化傾向，特別是家用轎車的發展，為適應不同消費者的要求，轎車市場已呈現多品牌、多品種共同發展的格局，必然造成了鍛件需求的多樣化，為了適應市場的需求，鍛壓行業近十年還應優先考慮如何令生產更具柔性，以適應多品種、小批量“及時生產”要求。 二、 鍛造行業的技術進步鍛造行業的技術進步主要表現在新材料、新工藝、新設備的應用。新材料應用。據有關資料顯示，德國在生產鍛件時愈來愈廣泛采用微合金鋼。由于在工藝過程中可取消后續熱處理工序，故這種鍛件的成本有所下降，用這種鋼制造的鍛件在模鍛后立即快速冷卻，可獲得由氰化物強化的細晶粒組織，從而可決定鍛件較好的力學特性。汽車輕量化也必然使鎂、鋁 、鈦合金的應用比例愈來愈高，有色金屬鍛件需求愈來愈高。合金的鍛造溫度低，始、終鍛溫度區間小，成形速度及與之相適應的成形設備相對普通鍛件要求較高。新材料的應用提高了鍛造設備、工藝要求，因而其產品的附加值也高。據統計，美國、加拿大占鍛件總量5%的合金鋼鍛件銷售占鍛件銷售總額的20%以上。新工藝應用。所謂“精密化”即廣泛采用幾凈成形技術，通過新工藝的應用達到少無切屑的目的。如軸類零件的楔橫軋技術、輥鍛技術；盤扁類零件的溫鍛成形技術、擺碾技術；叉類零件的多件、多模鏜成形技術；復雜零件的粉末鍛造成形技術等等。所謂“專業化”是就新工藝手段而言各種類型零件制造相對專業化。新工藝的應用不僅節約大量的材料，而且提高了生產效率，提高了鍛件內在、外在的質量。新設備的應用。由于新材料、新工藝的推廣應用，與之相適應的成形設備同樣獲得了廣闊的發展空間，鍛造設備正逐步向高效率、高精度、高可靠、低能耗方向發展。我國鍛造行業廠點分散，工藝水平落后，鍛造成形設備老化，普通模鍛件的生產能力很有富余，但能達到德國DIN7526E級標準的精鍛件水平的生產能力明顯不足，與國外差距較大，為適應國際市場需求，鍛造行業一方面積極推行工藝專業化改造；另一方面還要適應多品種、小批量及時生產的需求；大力推行工藝改造，積極采用新型設備，真正實現鍛造行業現代化已成眾多鍛造企業走出國門，迎接世界同行競爭的必由之路。三、 鍛錘在現代鍛造工業技術發展中的地位及適應性鍛錘是多種鍛壓機器的先驅，至今已有一百多年的歷史。盡管各種鍛造成形新工藝、新設備的不斷涌現，但鍛錘由于結構簡單、操作方便、成形速度快、適應性強、投資少等優點，至今仍然起著非常重要的作用。特別是程控全液壓鍛錘的出現，使鍛錘在現代鍛造工業技術發展中又一次得到了復興。鍛錘的特出優點在于打擊速度快，因而模具接觸時間短，特別適合要求高速變形來充填模具的場合。例如帶有薄筋板、形狀復雜的而且有重量公差要求的鍛件。由于其快速、靈活的操作特性，其適應性非常強，有人稱之為“萬能”設備。因而特別適合多品種、小批量的生產。鍛錘是性能價格比最優的成形設備。鍛錘快速成形特性不僅在熱模鍛成形技術中得到了充分發揮，而且在冷鍛成形工藝應用中也具有相當的優勢。據有關資料及研究試驗表明，較高的變形速度可提高金屬塑性變形程度，其原因在于：變形速度大于加工硬化速度，致使材料可繼續變形而不會破裂；同時由于金屬與模具型腔之間的摩擦系數隨變形速度提高而下降，使金屬流動速度加快，易于充填成形；較高的變形速度，不僅降低了變形抗力，還可減少變形的不均勻性。鍛錘的快速成形特性同樣適用于粉末鍛造工藝。為了減少預成形坯與模具表面接觸時間，避免工件激冷而導致不完全致密，減少鍛件表面或局部表面低密度層厚度，采用較高的打擊速度和較高精度的全液壓模鍛錘可達到提高變形速度，提高模具壽命，降低變形阻力，使預成形坯易于充滿模具型腔，保證鍛件質量和精度的目的。四、 鍛錘技術的新發展由于鍛錘的萬能特性，鍛錘技術隨著科學技術發展特別是現代液壓電氣控制技術發展而日臻完善。現代化的程控全液壓模鍛錘已成為具有高效、節能、高精度、高可靠新型鍛造成形設備。程控全液壓模鍛錘，采用獨特的全液壓傳動結構，使錘頭在較短的行程內獲得巨大能量成為可能，即短行程高速鍛造和高頻率的連續鍛造成為現實。鍛錘的靈活、快速的特性得到了充分發揮。程控全液壓模鍛錘，采用整體形鑄鋼砧座床身，可方便拆換的寬導軌結構，以及便于對模的模具固定、調整結構，為鍛件的高精度要求提供了保證。該錘導軌間隙可達0.2mm，工作精度、打擊剛性、打擊效率及精度保持性能將大大優于蒸空錘，其動力頭的工作狀態，特別錘桿的受力狀況將大為改善；簡單的結構是鍛錘具有較高可靠性的前提條件。程控全液壓模鍛錘，采用了先進的錐閥控制技術，復合缸傳動技術，雙重防外泄技術及液壓集成技術，使主油路實現無管聯接，系統結構大為簡單。新技術的應用極大地提高了設備運行的可靠性，為其在鍛造行業中成功地得到應用奠定了基礎。程控全液壓模鍛錘之所以被稱為現代化的鍛造設備不僅由于其具有簡單可靠的結構，快速靈活的操作特性，還在于其配備了現代化的在線壓力、溫度、清潔度等電子監控系統及可實現程序打擊的能量自控系統。良好的液壓系統運行環境是液壓錘正常工作的先決條件；精確的打擊能量的控制系統，不僅減輕富余打擊能量打擊帶來的振動和噪音，而且提高設備運行的可靠性及模具的壽命，穩定了鍛件的質量，降低了對操作者熟練程度的要求。五、 程控全液壓模鍛錘在現代模鍛技術發展中的應用實例程控全液壓模鍛錘的高效、節能、高精度、高可靠特性，使鍛錘在當今鍛造工業技術進步和發展中得到復興，它的適應性正被許多實踐所證明。上海汽車齒輪廠桑車變速箱換擋撥叉成形，原采用摩擦壓力機成形，由于撥叉中間連皮薄，鍛件溫度下降快。金屬流動性差，再加上壓力機成形速度慢，鍛件成形阻力大，型腔不易充滿,成品率僅為80%。后改用25KJ液壓錘兩模鏜三錘鍛造成形工藝，鍛造輪廓清晰，豐滿，成品率可達97%。1000T摩擦壓力機與25KJ液壓錘相比無論是能源消耗、模具壽命還是生產成本遠遠高于25KJ液壓錘。目前該廠已擁有四條以液壓錘為中心的鍛造生產線。上海手術器械廠其刀剪的成形,原主要依靠摩擦壓力機,由于工件薄,鍛件成形阻力大,飛邊厚達1mm以上,鍛件的尺寸精度差,切邊后鍛件變形量大。鍛件的形狀、尺寸精度靠后道的精壓工序來保證，精壓后飛邊打磨的工作量大。后改用液壓錘鍛造成形,由于鍛造成形速度快，打擊能量又可得到準確控制，鍛件的飛邊可達0.5mm，鍛件切邊后變形量很小,形狀尺寸精度得到了保證，切邊后已不再需要精壓工序，打磨工作量也大大降低.液壓模鍛錘的應用，使生產工藝路線大大縮短，生產成本下降幅度達30%。此外由于錘的應用，鍛件的加熱次數減少一次，鍛件的鍛造溫度也有所降低，鍛件表面由于加熱引起的微量元素氧化現象大大減少，鍛件材料的化學性能得到保證，避免了使用過程中出現的銹蝕現象。杭州萬向集團十字軸熱鍛成形，原工藝采用空氣錘制坯后再通過摩擦壓力機一次單件成形工藝，近年已改成采用程控全液壓模鍛錘成形工藝，一料三件，其工藝路線：加熱模鍛錘（制坯預鍛終鍛）五錘成形切邊。由于模鍛錘的打擊頻率高，每錘的打擊能量及打擊步序均可通過程序設定，一條生產線3人操作可完成原來三條生產線15人工作量。采用一料三件鍛錘成形工藝不僅大大提高了勞動生產率，而且節約了材料。一料三件，兩件間飛邊可共用，三件的飛邊量為原工藝兩件的飛邊量。白城通業連桿鍛造成形，該線為全進口的以程控全液壓模鍛錘為中心的熱模鍛生產線，其成形工藝流程：加熱輥鍛制坯錘上模鍛（兩模鏜四錘成形）切邊。該線加熱、輥鍛制坯為自動化操作，全線由2名工人操作，班產量達4000件以上，目前該廠已擁有兩條連桿模鍛生產線，并計劃2003年再上一條以31.5KJ程控全液壓模鍛錘為中心的鍛造生產線。原機械工業部部長何光遠曾指出，中國的鍛造高度在白城，充分說明了其熱模鍛技術的先進性。上海交大塑性成形工程系,一直從事冷、溫鍛、粉末鍛造成形工藝的研究，其最新研究成果：汽車電機驅動齒輪冷模鍛工藝及摩托車三銷齒輪冷鐓擠工藝，均是利用液壓模鍛錘進行冷鍛成形的成功實例。隨著特種鍛造工藝的推廣應用，高效、節能、高精度、高可靠的新型鍛造設備全液壓短行程模鍛錘的應用將愈來愈廣泛.六、 結束語目前,以新材料、新工藝、新設備為特征的“三新”技術推廣應用，已被眾多鍛造企業所重視，高效、節能、高精度電液錘在未來鍛造工業技術進步和發展中的應用優勢已漸成共識。但鍛錘研究生產企業由于前些年經濟、體制等多種因素，液壓錘技術發展還相對遲緩。國外鍛錘制造商已乘隙打進了中國市場。據統計近5年我國已引進各種規格的液壓模鍛錘近20臺。“誰來武裝我國的鍛造工業”這是很值得我們“鍛造人”深思的問題。國內，一些研究院所歷經十多年的研究，為我國蒸空兩用錘的節能改造作出了巨大的貢獻，但僅僅解決節能問題是不夠的，靈活、快速、高精度、高可靠性是每一個電液錘使用者的共同要求。我們海安百協鍛錘有限公司愿和有志于我國鍛造技術進步和發展的企業合作，憑借自已的技術優勢，消化吸收國內外先進的鍛錘設計、制造經驗，以高新技術作為發展的起點和方向，為更多用戶提供高效、節能、高精度、高可靠的電液錘，并與用戶一道，為我國鍛造工業的熱模鍛技術進步貢獻自己的力量。作為汽車、航空航天、石化冶金等行業必需的基礎工業，鍛壓行業2006年的市場需求與產量呈不斷上升之勢。在具體分析2006年行業情況時，中國鍛壓協會秘書長張金總結了幾點原因：一是機械工業尤其是主機繼續保持快速發展，鍛件需求出現上升趨勢，如農業機械、農用運輸車的需求帶動了鍛件需求的增加。油價上漲，刺激了一些車輛更新需求，加之國家放寬小排量汽車的限制，使小排量汽車需求出現上升，從而也為鍛件提供了有利市場。但張金也指出，2006年鍛件產銷量與出口在迅猛攀升的同時，行業利潤并未有明顯增長，有的利潤率同比還有所下降，值得關注。 大鍛件過剩與短缺并存 受國內電力需求膨脹、機床行業尤其是較低檔次機床需求旺盛、石油化工裝備行業發展迅猛、煤礦出于安全考慮更新裝備的要求等因素的影響，2005年、2006年大鍛件市場需求火爆，企業也緊跟市場，采取措施，積極應對，使大鍛件生產具有了一定規模，其中環類鍛件生產已達到產業化水平，年能力達到200萬噸，實際提供50萬噸左右，封頭生產也實現了產業化。但與此同時，張金秘書長指出，一些問題也暴露出來。 在市場需求的刺激下，為了提升產能，擴大市場份額，許多企業加大了投資力度，紛紛購進設備，使大鍛件設備近兩年增長迅速。目前我國10MN以上液壓鍛造壓力機約有147臺，自由鍛在我國發展很快，鍛錘已改造700多臺，此外國內已經有了8噸自由鍛錘。但張金指出，不少企業由于缺少對中長期市場的分析，盲目發展大中型自由鍛壓機，未來一些企業將會因此受損。其實在2005年，一些業內人士就曾提醒企業警惕投資過熱行為，但并未奏效，現在企業仍在加大投資，購進大型設備，但卻忽視了配套機械，其生產水平較低，特別是鍛件熱處理爐配置偏少，嚴重影響了供貨質量的穩定性。這也是為何大鍛件生產雖具有了一定規模，但距能穩定地提供大鍛件仍有差距，這包括質量和交貨期的穩定性。張金表示，目前中國大鍛件市場仍處于“過剩”與“短缺”的雙重壓力之下，即產能雖然過剩，但高檔次、高質量的鍛件產品仍然短缺。正是投資過熱，成本上升，使得企業面對紅火的市場，日子過得并不舒坦。張金估計，大鍛件的產量2006年增長了20%以上，但利潤率卻有所下降。 模鍛件產量上升出口增加 在分析中國模鍛件近年需求迅速增長的原因時，張金秘書長認為，除了中國汽車工業及農機、工程機械等行業迅猛發展，以及國產化提升的助推外，韓國、英國、意大利等國家逐漸從鍛件產業轉移退出，外企在中國建廠增加也是其中的原因。雖然沒有具體的統計數據，但張金初步估計，2006年全年我國生產模鍛件在200萬噸以上，出口增長較快，出口量約占其中的5%左右。 雖然產量上升，出口增加，但張金指出，我國高檔次模鍛件產品的研制生產仍相當落后，宇航、航空鍛件主要依賴進口，轎車鍛件的80%也是國外進口的。適合于中國國情的模鍛件鍛造設備供應滯后，主要鍛造設備仍然是摩擦壓力機，約有1200臺；模鍛錘數量保持不變，約有600臺；熱模鍛壓力機約有200臺；其他專用鍛造設備（冷溫鍛、擠壓、鍛錘及碾環等設備）約在500臺以上；螺旋壓力機、電液錘等約40臺套。可以說，我國的鍛造生產效率還處于全球較低水平，張金舉出了幾個數據加以比較，國外每人每年鍛件產量為75.67噸，我國則為15.56噸；國外每個鍛工每小時鍛件產量64.83公斤，我國僅為21.40公斤；國外每公斤鍛件材料費是6.44元，我國為4.65元；能源成本所占比重國外為5.62%，我國為11.42%；效益國外為6.40%從中不難看出差距巨大。 張金尤其擔心的是行業人才的短缺已到了極為嚴重的地步，他估計行業高端、實用的技術人才不超過2000名，而且年齡老化。許多年輕人受觀念影響，不愿進入鍛造領域，而國家的教育配置又不合理，大部分大學都沒有設專門的鍛造課程，要想成為有經驗的技術人員，還需要經受五年以上的工作積累，因此鍛造領域的技術人才將越來越少，這一問題不解決，將影響行業的發展。 鍛造設備尚不能滿足行業需求 近年來，我國鍛造行業的飛速發展，急需大量先進適用的鍛造設備作支撐。張金秘書長認為，鍛造技術正朝著精密成形、塑形加工智能化、復合成形、液壓成形、激光成形、新材料成形等方向發展，急需集電、液、氣于一體的新型電液錘，機械壓力機，新型螺旋壓力機，低廉專用鍛造設備和鍛造輔助設備，鍛造模具制造設備，自動化系統等。 他認為，國內鍛壓市場的快速成長雖然為中國的鍛壓設備的發展提供了良好機遇，但目前中國鍛造設備制造企業對此卻重視不夠，專業生產鍛造設備的企業不多，生產能力不足，新產品的開發研制能力薄弱，在技術與服務上和發達國家相比差距巨大。他特別指出，一些企業制造周期太長，不能及時供貨，嚴重影響了鍛造企業的正常生產。因此，他建議設備制造企業在開發能力和服務內容上不斷加深，加強同行間及相關行業企業間的交流與合作，以競合代替同行間單純的競爭，不斷提高產品的檔次，加強售后服務，協調好產品價格與質量間的關系，提高市場競爭力。CM 模鍛錘 蒸汽空氣模鍛錘，因結構簡單、成形性能好、萬能性強而成為我國模鍛行業中應用最多的設備。這種設備全國約有600700臺。近四十年來，我廠已經生產了三百余臺1噸、3噸模鍛錘，廣泛應用于我國模鍛生產中，在國內有較高的聲譽。 隨著液壓技術和電控技術的發展，國外液壓模鍛錘發展很快，廣泛用于模鍛生產線上，逐步取代蒸汽空氣模鍛錘。 一、CM-G系列模鍛錘：CM-G系列模鍛錘廣泛用于汽車、拖拉機、工具和醫療器械等各種碳素鋼和合金鋼零件的熱模鍛。 二、CMY-Z電動液壓模鍛錘：沈陽重型機器廠以老式模鍛錘的改造和開發新產品為目的，于一九八七年從西德拉斯科（Lasco）公司引進了KGK250型電動液壓模鍛錘液壓動力頭，從西德蓋爾勃（Gerb）公司引進了彈性減震基礎裝置。一九八七年十一月產生了我國第一臺技術先進，性能優良的25kJ電動液壓模鍛錘。在消化、吸收基礎上，一九八九年我廠自行設計了25kJ電動液壓模鍛錘。 產品型號規格及參數 1.型號規格 CM-G3 蒸汽空氣式模鍛錘 落下部分重量 kg 3000 打擊能量(不小于) Kj 75 最大行程 mm 1250 汽缸直徑 mm 460 導軌間距離 mm 700 錘頭前后長度 mm 800 模座前后長度 mm 1000 模子最小高度 mm 350 進汽（氣）壓力 MPa 0.7-0.9 進氣管直徑 mm 1405 排氣管直徑 mm 1654.5 砧座重量 t 63 地面以上高度 mm 6145 機器總高度 mm 7430 砧座底面尺寸 mm 33801800 27001800 機器總重量 t 89.5 2.型號規格 CM-G2 蒸汽空氣式模鍛錘 落下部分重量 kg 2000 打擊能量(不小于) Kj 50 最大行程 mm 1200 汽缸直徑 mm 380 導軌間距離 mm 600 錘頭前后長度 mm 700 模座前后長度 mm 900 模子最小高度 mm 260 進汽（氣）壓力 MPa 0.7-0.9 進氣管直徑 mm 1025 排氣管直徑 mm 1274 砧座重量 t 41 地面以上高度 mm 5418 機器總高度 mm 6348 砧座底面尺寸 mm 29601500 機器總重量 t 57.8 3.型號規格 CM-G1 蒸汽空氣式模鍛錘 落下部分重量 kg 1000 打擊能量(不小于) Kj 25 最大行程 mm 1200 汽缸直徑 mm 280 導軌間距離 mm 500 錘頭前后長度 mm 450 模座前后長度 mm 700 模子最小高度 mm 220 進汽（氣）壓力 MPa 0.7-0.9 進氣管直徑 mm 765 排氣管直徑 mm 884 砧座重量 t 20.3 地面以上高度 mm 5070 機器總高度 mm 5750 砧座底面尺寸 mm 23801100 機器總重量 t 32.4 4.型號規格 CMY-Z25 電動液壓模鍛錘 打擊能量（不小于） kJ 25 最大行程 mm 700 打擊次數 (近似于) min-1 75 錘頭重量 kg 2000 模具高度 最小 mm 220 最大 mm 400 導軌間距 mm 500 錘頭前后寬度 mm 580 模座前后寬度 mm 700 主電機功率 kW 55 砧座重量 t 30 地面至工作臺面高度(當下模模高度220時) mm 900 機器地面以上高度 mm 5507 機器總高度 mm 6407 砧座底面尺寸 mm 28001600模具關鍵原材料十一五規劃信息來源：中國機械資訊網模具作為提高生產率，減少材料和消耗，降低產品成本，提高產品質量和市場競爭力的重要手段，已越來越受到各工業部門的重視。隨著工業技術不斷向前發展，要求模具在更苛刻、更高速度的工作條件下，對模具的精度越來越高，使用壽命越來越長。為了滿足這些要求，國內外都在模具材料的研究和開發上作了巨大的努力，也在這方面取得了不少成果。目前世界上模具工業的年產值約為680億美元。我國2004年模具產值為530億元，模具出口4.91億美元，同時還進口18.13億美元。我國已成為世界上凈出口模具最多的國家。大型多工位級進模、精密沖壓模具、大型多型腔精密注塑模、大型汽車覆蓋件模具等雖已能生產，但總體技術水平不高，與國外先進國家相比，仍有很大差距，特別是模具壽命低的問題非常突出。如：國外硅鋼片沖模總使用壽命在500萬次以上，而國內一般為50萬-60萬次，最高150萬次。國內熱鍛模使用壽命50萬次，國內只有3-5萬次。國外熱鍛模使用壽命12000次以上，國內一般為3000-5000次。影響模具壽命的因素較多，但模具材料是重要因素。高壽命模具離不開優質模具材料。國內模具鋼品種少、質量差、性能低。雖然國內也研制出許多高性能模具鋼，但大多數是上世紀70-80年代研制的，因種種原因，真正使用的量較少，鋼種也不多。每年使用量不足1萬噸。故在生產上使用的仍然是老鋼種為主，如冷模用CrWMn、Crl2、Crl2MoV等，熱模用3CrW8V、6542等，另外，由于模具鋼的改鍛效果差、選材與熱處理不當等原因，也造成模具的壽命低。一、現從冷作模具鋼、熱作模具鋼和塑料模具鋼三個方面，扼要分析國內模具鋼的研究開發情況。 1.冷作模具鋼的開發概況對冷作模具材料的主要性能要求是：良好的耐模性，足夠的強度和韌性，高的疲勞壽命，良好的抗擦傷和咬合性能以及良好的工藝性能。九十年代以前，國內常用的冷作模具鋼有：碳素工具鋼T1OA，合金工具鋼9SiCr、9Mn2V、CrWMn、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV、5CrW2Si，高速工具鋼W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2，軸承鋼GCrl5、彈簧鋼60Si2WMna，參碳鋼20Cr、12CrNi3A、不銹鋼3Cr13等。其中用量最大的是Cr12、Cr12MoV、TIOA、CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15、60Si2Mn和W18Cr4V。為滿足生產要求，國內先后研究開發了一系列新型冷作模具鋼。 1.1高強韌耐磨鋼 7Cr7Mo2V2Si（代號L）、Cr8MoV3Si（代號ER5）、9Cr6W3Mo2V2（代號GM）、Cr8MoV2Ti、80Cr7Mo3W2V等國內研制的新鋼種與Cr12、Cr12MoV相比，碳和鉻的含量較低，改善了碳化物不均性，提高了韌性；適當增加了W、Mo、V等合金元素的含量，從而增強了二次硬化能力，提高了耐磨性。所以，此類鋼在具有良好的強韌性的同時，還有優良的耐磨性和較好的綜合性能，主要用于制造承受應力較大、要求高強韌性和耐磨損的各類冷作模具。 7Cr7Wo2V2Si，代號LD，已被廣泛應用于制造冷鍛、冷擠、冷沖、冷壓、冷彎等承受沖擊、彎曲應力較大，又要求耐磨損的各類冷作模具。ER5適用于制造承受沖擊力較大，沖擊速度較高的精密冷沖，重載冷沖以及要求高耐磨的其他冷作模具。 9Cr6W3Mo2V2-代號GM，適用于制造沖裁、冷擠、冷鍛、冷剪、高強度螺栓滾絲輪等精密、高耐磨冷作模具。 1.2高速鋼基體鋼 國內研制的高速鋼基體鋼有：65Cr4W3Mo2VNb（簡稱65Nb）、60Cr4Mo3Ni2WV（代號CG-2）、5Cr4Mo3SiMnVAI（代號012AI）、65W8Cr4VTi（代號LMI）、65Cr5Mo3W2VSiTi（代號LM2）等。主要用于制造要求高強度和足夠韌性的冷擠壓、冷沖、冷鐓等模具。由于高速鋼基體鋼的紅硬性好，所以也用于制造熱作模具。65Nb用于制造冷擠壓、厚板冷沖、冷鐓等承受較大載荷的冷作模具，也可用于溫熱擠壓模具。 1.3低合金冷作模具鋼 國內開發的低合金冷作模具鋼中，有7CrSiMnMoV（代號CH）、60MnNiMoVSi（代號GD）、6CrMnNiMoVWSi（代號DS）、CrNiWMoV等。這些鋼的淬透性好，淬火溫度較低、熱處理變形小，價格低，具有較好的強度和韌性的配合，適用于制造精密復雜模具。 CH鋼具有良好的強韌性和良好的工藝性，可代替TIOA、9Mn2V、CrWMn、GCr15、Cr12、Cr12MoV等制造對強韌性要求較高的冷作模具，如：沖孔凹模、中薄鋼板（2-5mm厚）的修邊落料模等。由于該鋼可以采用火焰加熱空冷淬硬，所以也用于制造要求表面火焰淬火的部分汽車模具。 GD鋼的淬火溫度范圍較寬，淬透性好，也可火焰加熱空冷淬火，具有良好的強韌性。當用于制造易崩及斷裂的冷沖模具時，模具壽命較高。 1.4無磁高強度模具鋼 電子工業中的部分磁性元件需用無磁性的模具生產。7Mn15Cr2A13V2WMo鋼的導磁系數很低，強度、耐磨性也良好，但切削加工比較困難。國內開發的無磁模具鋼有18Mn12Cr18NiN（代號A18）、8Mn15Cr18（代號WCG）、50Wn18Cr4WN（簡稱50Mn）等。其中50Mn具有低磁導率（H1.1H/m），較高強度和良好的加工性能，經1020-1070（水冷）固溶處理后，硬度HRC30左右。再經過59010時效，硬度上升至HRC35左右。 2、熱作模具鋼的開發概況熱作模具大體分為熱鍛模、熱擠壓模、壓鑄模和沖裁模。5CrMnMo、5CrNiMo和3Cr2W8V是熱作模具鋼中應用量仍然較大的鋼種。 2.1大載面熱鍛模具鋼 為彌補5CrMnMo和5CrNiMo在較大載面和較高溫度時熱穩定性、熱疲勞性及淬透性不夠的缺陷，國內開發了45Cr2NiMoVSi（簡稱45Cr2）、5Cr2NiMoVSi（簡稱5Cr2）、3Cr2MoWVNi、3CrMoVNi（代號B2）等大載面熱鍛模具鋼。 2.2中小熱鍛模具鋼 中小熱鍛模具鋼的表面溫度可大600以上，5CrMnMo和5CrNiMo的高溫性能顯然不能滿足要求。3Cr2W8V鋼的高溫強度較高，但韌性及熱疲勞性能較茶差。為此，國內較早開發了2Cr3Mo3VNb（代號HM3）、4Cr3Mo3W2V（代號HM1）、4Cr3Mo3W4VNb（代號GR）、3Cr3Mo3VNb、4Cr3Mo2MnVB（代號ER8）等3%Cr-3%Mo和3%Cr-2%Mo型的中碳鉻系高強度熱作模具鋼，其中3Cr3MO3VNb是根據形成合金碳化合物所需的碳量對2Cr3Mo3VNb做進一步成份調整而來的。這二種鋼用于制造不銹鋼（2Cr13）等熱鍛模、軸承凹模和輥鍛模，都取得了良好的使用效果。GR鋼適用于制造工作溫度600-700的淺型腔中小鍛模，也可用于銅合金熱擠壓模具。除以上3%Cr-3%Mo型熱作模具鋼外，國內先后開發的5%Cr系中碳中合金熱作模具鋼已較大量用于熱鍛模具，如：4Cr5MoVSi等，其中4Cr5MoVISi具有優異的韌性和良好的冷熱疲勞性能，適用于制造工作溫度在600以下，對韌性和塑性要求較高的模具。如用4Cr5MoVISi代替5CrNiMo、制造汽車連桿、曲軸鍛模，模具的使用壽命得到了明顯提高：用于制造鋁合金壓鑄模具和鋁型材熱擠壓模具，模具的使用壽命較高。另外，該鋼還可作塑料模具鋼使用。目前，4Cr5MoVISi鋼的優良性能已在國內得到了廣泛認可，應用量已較大。在有色金屬壓鑄中，3Cr2W8V曾是應用最廣泛的模具鋼，5CrNiMo、5CrMnMo、 3Cr2Mo等中碳低合金鋼也作為鋁鋅合金壓鑄模具鋼使用。3Cr2W8V的冷熱疲勞性能較差，模具的使用壽命不高。國內為此先后開發了幾個新型模具鋼，如：4Cr3Mo2MnVNbB（代號Y4）和4Cr5MO2MnVSi（代號YIO）等。 4Cr3Mo2MnVNbB（代號Y4），最初就是針對銅合金壓鑄模具而研制的。該鋼也可用于制造熱擠壓和中小熱鍛模具。4Cr5Mo102MnVSi（代號YIO），是針對鋁合金壓鑄模具而研制的，該鋼還可用于制造工作溫度在600以下的中小熱鍛等模具。除Y4和YIO鋼外，4Cr5MoVISi、4Cr5MoSiV也是理想的鋁、鋅合金壓鑄模具材料，應用量已很大。 2.4銅、鋁型材熱擠壓模具鋼 銅合金熱擠壓模的穿孔針、底模等長時與高溫銅坯接觸，模具的使用工況較苛刻。用 3Cr2W8V或4Cr5MoVISi鋼制作此類模具，模具的使用壽命一直較低。國內推出了可以提高此類模具使用壽命的鋼種，如4Cr3Mo2NiVNbB（代號HD）、4Cr3Mo2MnVNbB（代號Y4）等。用HD鋼制造的銅合金管材擠壓底模和穿孔針的使用壽命較3Cr2W8V鋼提高一倍左右，并在軸承環熱擠沖頭和凹模、汽門擠壓底模上也有成功應用的例子。用Y4鋼制造銅合金擠壓模低和穿孔針頂頭，模具的使用壽命也比3Cr2W8v鋼制造的模具穩定地提高一倍以上。鋁型材熱擠壓模平模和組合模對韌性的要求較高，4Cr5MoVISi是首選的模具材料，已被大量推廣應用。 玻璃制品模具要求模具材料具有優良的抗高溫氧化性能和冷熱疲勞性能，良好的耐芒硝腐蝕性能。足夠高的強度，良好的拋光性能，并要易于脫模。國內開發了代號為GY的高溫玻璃模具鋼。該鋼是Si-GrMo系預硬鋼，具有良好的冷熱疲勞性能，優異的抗氧化性能，優良的抗熱觸性能和較高的玻璃粘附溫度。該鋼的預硬后（HRC35左右）加工，加工性能良好，尤其適用于制造玻璃熔化或成型溫度較高、表面質量要求高的玻璃制品模具。 3.塑料模具鋼的開發概況塑料模具鋼是國內發展得較滯后，到目前為止仍未成完整系列的鋼種。國內常用的塑料模具鋼仍然是含0.4-0.6%碳的碳素結構鋼，如45和40Cr，另外再以TIOA、GCr15、CrWMn、5CrNiMo、5CrMnMo、Cr12、Cr12MoV等作補充。二十世紀九十年代以后，國內先后開發了十余種新型塑料模具鋼。 3.1預硬化型塑料模具鋼 3Cr2Mo是國內較早開發的塑料模具鋼，與AISIP20相當，目前已在許多鋼廠生產。在使用時，一般是先進行預硬處理，然后再進行切削加工。該鋼適用于制造大、中型精密塑料模具，如：電視機、洗衣機殼體等塑料模具，并已獲得較大量應用。另外，也可用于制造鋅合金壓鑄模具。除3Cr2Mo鋼外，國內先后開發的5CrNiMnMoVSCa（簡稱5NiSCa）、8Cr2MnWMoVS （簡稱8Cr2）40CrMnVBSCa（簡稱P20BSCa）、Y55CrNiMnMoV（代號SMI）等是易切削型預硬塑料模具鋼，此類鋼不僅適用于制造大、中型精密注塑模具，還可用于制造精密冷作模具。 3.2時效硬化型塑料模具鋼 根據制造高精度、復雜塑料模具的需要，國內先后開發了幾種時效硬化型塑料模具鋼，如10Ni3MnCuAI（代號PMS）、 25CrNi3MoAI、Y20CrNi3IMnMo（代號SM2）、 06Ni6CrMoVTiA1（代號06）等。此類鋼切削加工性能好，加工后再時效處理，由于時效溫度低，時效過后模具變形很小，所以適用于制造高精度、復雜的熱塑性塑料模具。 10Ni3MnCuAI，代號PMS，該鋼具有優良鏡面加工性能，模具表面粗糙度可達Ra.um，適用于制造要求高鏡面、高精度的各種熱塑性塑料制品模具，如光學儀器鏡片模具，磁帶內外殼和電話機、石英鐘、車輛燈具等塑料殼體模具。 Y20CrNi3AIMnMo，代號，含.左右的，切削加工性能得到了改善，是一種易切削型時效塑料模具鋼。當較大批量地生產聚氯乙烯、氟化塑料、阻燃塑料等塑料制品時，模具需要耐氟、氯等鹵族元素氣體的腐蝕，為此需在模具表面鍍鉻或直接采用耐腐蝕鋼。國內開發的耐腐蝕塑料模具鋼OCr16Ni4Cu3Nb（代號）屬于馬氏體沉淀硬化不銹鋼，該鋼在含有氟、氯等離子的腐蝕性介質中的耐蝕性明顯優于-（OCr17Ni4Cu4），適用于制造含氯、氟或混入阻燃劑的熱塑性塑料的注射模具。.非調質塑料模具鋼 非調質鋼在鍛、軋后即可達到預硬，不需再進行調質處理，為改善切削加工性能，有些鋼種還添加了適量的、和a。國內對非調質塑料模具鋼的開發較晚，CrMnVTiSCaRE （代號）、2Cr2MnMoVS和2Mn12CrVCaS即是近幾年開發的新鋼種。鍛、軋空冷后，鋼100mm圓鋼的硬度可以達到HRC30-35。二、存在的主要問題經過上世紀八十年代以來近二十年的持續努力，國內相繼開發了近百種模具鋼，其中不乏性能優良、應用前景良好的鋼種，大大地推進了我國模具鋼技術水平的提高。我國每年模具鋼應用量更是量小。目前我國模具鋼市場存在的主要問題是： 1.冶金質量低、成材率低 國內大多數冶金廠設備、工藝比較落后，一般質量的模具鋼多，高質量的模具鋼材少。大多采用電爐冶煉，鋼的純凈度差，表面脫碳層深、碳化物級別高、疏松超標。而國外模具鋼生產80%以上采用真空精煉和電渣重熔生產，鋼材純凈度底，等向性高。而國內通過電渣重熔生產的模具鋼所占的份額很少，大約十分之一左右。國外發達國家的模具鋼成材率在85-90%，而國內成材率僅為70%。即使是采用真空精練或電渣重熔的模具鋼材，也存在工藝和管理落后，致使產品存在許多質量問題，與國外相比存在很大差距。 2.品種規格少 我國模具鋼市場80%左右是黑皮圓棒料，扁鋼、精料（六面光）、經過預硬化處理的材料和制品，以及標準件少。在模具制造中，圓棒料常常要通過改鍛而改鍛，絕大多數采用自由鍛，很少采用模鍛和三鐓三拔的鍛造工藝。因此鍛件的內在質量較差，外形尺寸偏大，造成加工余量大，所以國內模具鋼利用率低，只有50%左右，而國外發達國家鍛材和軋材多采用精鍛精軋工藝，提高了尺寸精度，降低加工量，模具鋼利用率在70%以上。 3.模具鋼銷售市場不完善，產銷渠道不暢通 我國特殊鋼生產企業一般只接受定貨生產，適用于較大批量的用戶，眾多中小型企業因需求少而規格品種變化大，一般不參加鋼廠訂貨。鋼廠的零售部和鋼材銷售商，能解決中小企業對模具材料的一般需求，但這些企業普遍存在鋼種不全，規格少，無售后技術服務，不能適應模具制造企業的