Page 129 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

第四章 高温合金锻造过程数值模拟

冷却与热处理。锻造完成后，锻件的温度较高，需要立即进行冷却处理。冷
却速度对锻件的性能有很大影响，需要根据材料特性和锻件要求选择合适的冷却
方式。一般采用空冷、水冷或油冷等方法。冷却后，还需对锻件进行热处理，以

消除锻造应力、降低硬度、细化晶粒并改善金属切削性能。热处理工艺包括退火、
正火、淬火等，需要根据锻件的具体要求选择适当的工艺参数。
精整与检验。经过冷却和热处理后，锻件已初步成型。但为了满足产品图纸
的精度和表面质量要求，还需进行精整处理。这包括切除多余材料、修整边缘和

表面、进行必要的磨削或抛光等工序。精整过程中需要细致操作，确保锻件的尺
寸精度和表面光洁度达到要求。最后，对锻件进行严格的检验。检验内容涵盖力
学性能、几何尺寸、表面质量等多个方面，确保锻件符合相关标准和客户要求。
对于不合格的锻件，需要返回重新锻造或进行其他处理。

锻造成形的完整流程包括材料准备、加热处理、锻造操作、冷却与热处理以
及精整与检验等多个环节。热锻除了获得工件所需的几何尺寸外，还通过控制微
观组织演化改进材料的性能。对堆垛层错能比较低的金属来讲，动态再结晶是热
锻过程中最重要的微观组织演化过程之一，是决定最终锻件内晶粒尺寸分布的关

键因素之一。最终锻件内晶粒分布对材料的综合性能有重要影响。对一些重要的
部件，根据具体的工作环境，往往对晶粒尺寸分布提出一些要求，所以微观组织
演化过程必须被有效控制以达到这些要求，而微观组织演化过程由工艺参数确定。
这就需要根据给定的工艺参数，模拟热锻过程中的微观组织演化，为制定合适的

工艺参数提供指导。根据预定的工艺参数，模拟产品成形过程、组织演化过程，
既是生产技术中需要解决的问题，也是当今金属成形理论、物理冶金理论研究前
沿。模拟热锻过程中的微观组织演化，涉及计算力学、传热学、金属学、物理冶
金学等不同领域，具有很大的难度。但是由于这项技术能够为优化热锻工艺参数

和制定在线控制方案提供理论基础，对于提高产品质量和降低生产成本具有重大
指导意义，因此当今许多发达国家投入大量人力物力进行这方面研究，并取得很
大进展。同样，我国从七五、八五攻关到后来的攀登计划、973 计划，都拿出专
项资金对此进行研究。

动态再结晶（dynamic recrystallization），是指金属在热变形过程中发生的
再结晶现象。与热变形各道次之间以及变形完毕后加热和冷却时所发生的静态再
结晶相比，动态再结晶的特点是：动态再结晶要达到临界变形量和在较高的变形

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