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第1章 绪论1

1.1大型锻件在国民经济中的重要地位1

1.2大型锻件的生产特点1

1.2.1产品品种范围广1

1.2.2单件、小批生产2

1.2.3技术准备工作繁杂，产品生产周期长2

1.2.4产品要求质量高，生产难度大2

1.3成形过程理论分析与计算的基本方程3

1.3.1平衡微分方程3

1.3.2变形几何协调方程3

1.3.3材料屈服准则3

1.3.4本构方程4

1.3.5体积变化率5

1.3.6边界条件5

1.4大型锻件锻造概述5

1.4.1基本任务、基本工序与液压机锻造能力范围5

1.4.2大型锻件用钢锭11

1.4.3锻造对金属组织和性能的影响18

1.4.4大型锻件锻后冷却及热处理22

1.5大型锻件工艺理论与技术的发展24

1.5.1问题的提出24

1.5.2主要成果25

1.6本书的特点与研究方法27

参考文献28

第2章 从新概念视角对镦粗进行重新认识29

2.1已有镦粗知识概述29

2.1.1镦粗的应用29

2.1.2镦粗时的金属流动29

2.1.3圆柱体镦粗时的应力分布33

2.1.4改善镦粗不均匀变形的措施34

2.2普通平板间镦粗圆柱体的新理论37

2.2.1基本假设37

2.2.2刚塑性力学模型的拉应力理论38

2.2.3静水应力区力学模型的切应力理论40

2.2.4结论41

2.2.5降低饼类锻件探伤废品率的工艺原则42

2.3圆柱体镦粗刚塑性力学模型拉应力理论的物理模拟42

2.3.1定性物理模拟43

2.3.2定量物理模拟46

2.4圆柱体在普通平板间镦粗时应力场的数值模拟51

2.4.1应用刚粘塑性有限元法有限元分析51

2.4.2应用ANSYS商业软件56

2.5圆柱体漏盘镦粗66

2.5.1平板漏盘间圆柱体镦粗的两个新力学模型66

2.5.2圆柱体在内凹球面镦粗板和内凹漏盘间镦粗时的两个力学模型71

2.5.3漏盘镦粗圆柱体的试验研究75

2.6变形速率对平板镦粗圆柱体内部应力状态的影响81

2.6.1试验研究结果81

2.6.2理论分析初探81

2.7小结82

参考文献82

第3章 从新概念视角对拔长进行重新认识84

3.1已有拔长知识概述84

3.1.1拔长工艺操作84

3.1.2砧子形状和毛坯形状对锻件质量的影响88

3.1.3砧子宽度对锻件质量的影响89

3.1.4锻造条件对毛坯内部空洞闭合的影响89

3.2方柱体镦粗96

3.2.1方柱体镦粗的两个新力学模型96

3.2.2方柱体镦粗的数值模拟101

3.3平砧拔长矩形截面毛坯的新理论105

3.3.1名词释义106

3.3.2砧宽比W／H和料宽比B／H——平砧拔长的重要工艺参数107

3.4新拔长理论工艺参数的量值匹配与确定108

3.4.1平砧拔长的展宽108

3.4.2拔长毛坯的截面变换计算109

3.5平砧拔长矩形截面毛坯的物理模拟110

3.5.1定性物理模拟——平砧拔长矩形截面毛坯横向应力控制的试验研究110

3.5.2定量物理模拟114

3.6平砧拔长矩形截面毛坯的数值模拟116

3.6.1砧宽比与轴向拉应力模拟116

3.6.2料宽比与横向拉应力模拟117

3.6.3综合模拟的结果117

3.6.4拔长数值模拟结论121

3.7锻造倒棱工艺数值模拟121

3.7.1建立有限元模型122

3.7.2对角压下应力应变分布及变形规律122

3.7.3另一对角压下的应力分布及变形规律123

3.7.4倒棱数值模拟结论123

3.8小结125

参考文献126

第4章 新工艺与关键技术128

4.1锥形板镦粗新工艺128

4.1.1锥形板镦粗圆柱体的力学模型128

4.1.2实验验证129

4.1.3结论132

4.2上锥形板、下锥面漏盘间镦粗圆柱体的新工艺132

4.3 LZ锻造法133

4.4新FM（NFM）锻造法135

4.4.1新FM（NFM）锻造法的实质136

4.4.2毛坯变形后的展宽136

4.4.3新FM（NFM）法锻造毛坯的截面变换计算137

4.5无横向拉应力锻造法137

4.5.1问题的提出137

4.5.2锥面砧拔长矩形截面毛坯的力学模型138

4.6水平V形砧锻造新工艺138

4.6.1新颖构思与砧形设计139

4.6.2定性物理模拟140

4.6.3生产性试验142

4.6.4结论143

4.7小锻造比锻造新工艺（减少镦粗工序）143

4.7.1小锻造比锻造的形变原理144

4.7.2形变过程力学分析145

4.7.3结论与讨论145

4.8轴类锻件锻造的关键技术146

4.8.1问题的提出146

4.8.2大型轴类锻件技术的进步及需要探讨的问题146

4.8.3大型轴类锻件锻造的关键技术147

4.8.4讨论与结论148

4.9板类锻件锻造的关键技术148

4.9.1问题的提出149

4.9.2常规锻造工艺生产大型板类锻件的致命弱点及其解剖试验149

4.9.3新FM（NFM）法是锻造板类锻件的最佳工艺153

4.9.4结论154

4.10饼类锻件锻造的关键技术154

4.10.1问题的提出154

4.10.2大型饼类锻件常规生产的成形分析及解剖试验155

4.10.3饼类锻件锻造的关键技术157

4.10.4结论158

4.11小结159

参考文献159

第5章 控制锻造理论与工艺161

5.1问题的提出161

5.1.1汽轮机转子生产和发展概况161

5.1.2低压转子的生产情况和存在的问题161

5.1.3问题的分析及解决途径162

5.2控制锻造力学模型的建立163

5.2.1现代金属学理论为控制锻造提供了理论依据163

5.2.2控制锻造关键环节的选择164

5.2.3热扭转变形模拟轴类锻件成形工艺力学模型的建立165

5.2.4热扭转变形模拟转子成形工艺力学模型的建立165

5.3转子控制锻造的模拟实验167

5.3.1转子实际生产的应变及应变速率的估算167

5.3.2模拟实验170

5.4模拟实验的结果分析172

5.4.1低压转子钢动态再结晶及其临界变形量的规律172

5.4.2形变对奥氏体自发再结晶的影响174

5.4.3低压转子钢静态再结晶规律176

5.5控制锻造消除混晶的工艺182

5.5.1高温停锻182

5.5.2低温停锻182

5.5.3大锻件形变热处理183

5.6小结183

参考文献183

第6章 轴对称物体（实心件）内的残余应力185

6.1前言185

6.2轴对称问题残余应力的Sachs解法185

6.2.1基本理论185

6.2.2内剥层实验189

6.3轴对称问题残余应力的无损测算法194

6.3.1理论推导195

6.3.2计算实例197

6.4轴对称物体内三维残余应力场的确定199

6.4.1力学模型199

6.4.2实验201

6.4.3变应力函数的选择与确定202

6.4.4残余应力的求解203

6.4.5计算结果及讨论205

6.5冷轧辊的综合应力分析208

6.5.1轧辊工作力学分析208

6.5.2容许残余应力条件210

6.5.3结论211

6.6小结211

参考文献212

第7章 轴对称变形强化护环（空心件）的残余应力213

7.1引言213

7.2基本设想213

7.3护环变形强化后的卸载过程214

7.4位移曲线的微分方程216

7.5求残余应力的基本式218

7.6护环残余应力的分析与理论计算218

7.6.1残余应力产生的原因218

7.6.2残余应力的理论计算221

7.7确定护环或筒形件残余应力分布的测量理论与方法226

7.7.1测量由于附加弯矩在护环中引起的残余应力228

7.7.2测量由于强化变形程度不同所引起的切向残余应力232

7.8护环残余应力分布的解剖测量实例233

7.8.1解剖测量实例233

7.8.2解剖实验的分析237

7.9护环残余应力的理论计算实例240

7.9.1 7号护环残余应力的理论计算240

7.9.2理论计算与解剖试验比较242

7.10消除护环有害残余应力242

7.10.1降低和消除护环（或筒形件）有害残余应力的基本原理242

7.10.2消除护环有害残余应力的模拟实验245

7.10.3生产性实验247

7.11小结——本章内容研究的认识过程解析247

参考文献251