等温锻造工艺及对模具材料的要求

    等温锻造，俗称等温锻，主要特点是模具与成形处理件基本相同的温度，因此，需要带模具加热及控温装置。等温锻造一般速率比较低，一般采用液压机。
    超塑性等温锻造，对温度和速率的要求比一般意义的等温锻造更加严格，而且坯料的显微组织应基本属于超塑性类型。然而二者没有截然的区别，有些等温变形中坯料在变形到一定程度后，一方面实现了等轴细晶化，另一方面等温锻造一般随着变形的进行速率降低。
    因此，这些锻造中，有一个从一般塑性变形过渡到超塑性成分的过程，这有助于提高成形精度和质量，但又无需对材料进行繁复的预处理，比典型的超塑性等温锻造成形成本要低；同时，由于等温锻造前期采取了比较高的变形速率，还可以提高整个成形的效率，因此，这是一个值得倡导的成形方式。
    在等温锻造的模式上发展的“热模锻造”和“温模锻造”与等温锻造的主要区别在于，模具和成形件之间有温度差，从而减低了对模具材料的要求。
    等温锻造特别适合那些锻造温区窄的难变形材料，如高温合金、钛合金、粉末高温合金等。等温锻造中变形材料常发生动态再结晶，从而使锻件中的组织呈现均匀的等轴细晶形态。等温成形中零件尺寸精度高，既节约了材料，又减少了厂加工工时。
    等温锻造的模具材料，主要根据变形温度选择，常用的热作模具钢、铁基高温合金、镍基高温合金、铝合金及陶瓷等。
    俄罗斯的一些专家利用碳-碳复合材料作为1000℃以上的等温锻造模具材料，因为这些材料具有优越的高温力学性能。然而，这些材料高温易于氧化，他们研究了相应的措施，现在这些模具的材料仍在探索阶段。
    等温锻造设备主要是液压机，为满足等温锻造的基本要求，要求液压机：
    （1）横梁速度可调可控；
    （2）可实现保压；
    （3）有足够的闭合高度和工作台面尺寸，以满足等温锻造模具及加热装置安装要求；
    （4）有顶出装置；
    （5）有控温系统。
    等温锻造时间较长，温度较高，成型件的形状比较复杂，模具表面包含一些浅细凹凸部分，因此，需要一定的涂料，在坯料加热及成形过程中起到一定的防护作用，同时，在变形件与模具之间形成连续的润滑膜以减少摩擦，在成形后它又能起到脱模剂的作用。在选择润滑剂时，要注意对模具不能有腐蚀作用，也不能污染成形件表面材料。
    与其他锻造方式进行对比，等温锻造更需要和更易于实现精确控制。所以，实现模具及模坯的设计到成形温度速率控制的全面计算机化，是提高效率及质量的需要，也是目前技术水平可以达到的。
    在正常生产条件下，模具材料在工作温度下的抗位强度应该达到锻造温度下锻件材料流变应力的3倍-5倍，模具寿命才具有生产应用的价值。
    现今，等温锻造工艺是先进难变形材料（如钛合金、镍基高温合金、金属间化合物等）的主要成形方法，也用于热作模具钢模具模膛的挤压成形。其原理是：将毛坯与模具加热到相同的温度，在很低的应变速度下对毛坯进行变形加工，由于消除了模具激冷和材料应变硬化的影响，材料变形抗力小，可以完成近净形加工，从而大大提高金属的利用率以及锻件的性能。
热作模具钢模具模膛的超塑性挤压温度700℃-750℃，钛合金等温锻、超塑性锻造温度多在800℃-900℃，镍基合金多在1000℃左右，镍基粉末合金在等温锻温度通常在1050℃以上，而TiAl金属间化合物的等温锻造则要在1100℃以上。
    在此温度区间，模具必须具有：
    （1）较高的高温强度；
    （2）高的耐磨性和一定的高温硬度；
    （3）优良的耐热疲劳性和抗氧化性能；
    （4）适当的冲击韧性；
    （5）较好的淬透性和热导性。

（来源：慧聪表面处理网)