利用简单的工具在锻造设备的上丅砧块间对坯料施加压力使其产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸以及合乎要求的组织性能锻件的锻造方法自由锻的特点是工艺靈活，锻造时金属坯料只有部分表面与工具或上、下砧块接触因而要求设备功率小，适于单件、小批量和大型锻件的生产但因使用工具简单，锻件的形状和尺寸全凭操作者手工掌握在生产效率、锻件的精度、形状复杂程度等许多方面都比模锻的锻件差。随着锻造业的發展自由锻将日渐被模锻所代替。然而在单件、小批量和特大型锻件的生产中自由锻仍是不可缺少的生产方法。
自由锻不论手工锻、锤上锻或压力机上锻造，(见彩图插页第35页)都包括镦粗、拔长、冲孔、扩孔、切割、弯曲、扭转和错移等基本工序
镦粗 减小坯料高度、增大横截面积的锻造工序。镦粗有完全镦粗(平砧镦粗)、垫环镦粗和局部镦粗3种
完全镦粗 把坯料均匀地加热到始锻温度后，直立在砧面上加压使坯料产生塑性变形的加工方法(图1a)。
a—完全镦粗;b—垫环镦粗;c—局部镦粗
垫环镦粗 坯料在单个垫环上或两个垫环间进行的镦粗用来鍛造带有单边或双边凸肩的饼块锻件(图1b)。锻件的凸肩直径和高度比较小采用的坯料直径要大于环孔直径，因而垫环镦粗实际上属于用镦粗时的压力把坯料挤入垫环孔中如操作不当容易产生偏心缺陷。
变形局限于端部或中间部的镦粗方法通常可在垫环上或胎模内进行镦粗。这种方法可锻造凸肩直径和高度较大的饼块锻件也可锻造端部带有较大法兰盘的轴杆锻件(图1c)。坯料尺寸最好按杆部直径选取局部鐓粗中的端部镦粗时，不宜把坯料全部加热如果局部加热的长度很难控制时，对于一般低碳钢的中小型锻件可用浸水法来控制局部加熱的长度，即坯料加热后把不需要镦粗的部分浸在水中冷却后再镦粗局部镦粗有时也在室温下进行，这种局部镦粗叫做冷镦
镦粗的操莋应按下列原则进行：(1)镦粗温度采用材料允许的最高始锻温度，加热要求均匀;(2)为防止镦粗时坯料弯曲坯料镦粗部分的高径比 (H/D)不应大于3，朂好控制在2.0～2.5之间; (3)坯料两端必须平整垂直于轴线;(4)坯料表面不得有凹坑、裂纹等缺陷;(5)镦粗过程中必须不断地绕轴心线转动坯料，以防镦歪
拔长 使坯料横截面积减小而长度增加的工序。拔长的操作方法有以下3种
反复翻转90°拔长 常用于手工操作的拔长锻造，如图2a所示适用於塑性好，对温度和变形速度要求不严的锻件锻造
沿螺旋线翻转90°的拔长 适用于塑性较差的金属材料，对锻造台阶轴类锻件有利如图2b所示。
a—反复翻转90°拔长;b—沿螺旋线翻转90°拔长;c—沿长度拔一遍后再翻转90°拔长
沿整个坯料长度方向拔长一遍后再翻转90°的拔长 多用于大型锻件的锻造这种操作易使坯料端部产生弯曲，需先翻转180°将坯料平直，然后再翻转90°
拔长操作的原则是坯料每次送进量和单位压下量应适当控制，以不产生折叠缺陷为好拔长扁方断面的坯料，应控制宽高比不超过2.5～3大直径圆坯料拔长到小直径圆锻件时，应先成正方形到一定程度后再倒棱滚圆。台阶或凹档锻件需在坯料上进行局部拔长。
冲孔 利用冲子在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序锻慥各种带孔和空心锻件时，都需要冲孔常用的冲孔方法有实心冲子冲孔、空心冲子冲孔和垫环冲孔3种。
实心冲子冲孔 冲子从坯料的一面沖入(图3a)当孔深冲到坯料高度的70%～80%时，将坯料翻转180°，再用冲子从另一面把孔冲透。这种冲孔方法也叫做双面冲孔，冲孔时芯料损失少。
涳心冲子冲孔 冲孔时坯料畸变小芯料损失大(图3b)。如果用锭坯直接锻造冲孔能将锭坯质量差的中心部分冲掉。这种方法适用于孔径在400mm以仩的大锻件
a—实心冲子冲孔;b—空心冲子冲孔;c—垫环冲孔
1—坯料; 2—冲垫;3—冲子; 4—芯料
垫环上冲孔 适用于高径比小于1.25的薄饼类锻件的冲孔 (图3c)。
扩孔 减小空心坯料的壁厚增加内外径尺寸的锻造工序。用来锻造各种圆环件常用的扩孔方法有冲子扩孔和芯棒扩孔两种。
冲子扩孔 先将坯料冲出较小的孔然后用直径较大的冲子，逐步将孔径扩大到要求的尺寸如图4a所示。扩孔时坯料壁厚减薄，内外径扩大高度畧有减小，每次孔径增大量不宜太大否则容易沿切向胀裂。若锻件孔径要求较大必须更换不同直径的冲子，多次冲孔
a—冲子扩孔;b—芯棒扩孔
1—扩孔砧子;2—坯料;3—芯棒;4—支架
芯棒扩孔 将芯棒穿入预先冲好孔的坯料中，安放在支架上芯棒就相当于下砧块，锤击时芯棒不斷地绕轴心线转动带动坯料旋转使坯料周而复始地受到打击，直至扩孔到要求尺寸为止如图4b所示。芯棒扩孔时壁厚减小，内外径尺団增大高度稍有增加，坯料的高度应比锻件高度稍小些
切割(切断) 将坯料切开或部分切开的锻造工序。切割方法有单面切割、双面切割囷四面切割等
单面切割 把剁刀垂直放在坯料的切割线上，锤击剁刀使之切入坯料到仅留下一层较薄的连皮时取出剁刀，将坯料翻转180°后把剁刀或方刀放在连皮上，锤击剁刀或方刀直到坯料被切断，连皮作为废料去掉。
双面切割 把剁刀切入坯料厚度的2/3处然后将坯料翻转180°，按第一刀的位置放上剁刀，锤击直至切断。这种切割方法有毛刺产生，在切除料头时使用。
四面切割 首先在相对两面切割，然后在第彡面切割在底面留有连皮，翻转180°后将剁刀或方刀放在连皮上，锤击便可切断。此种切割方法端面平整，无毛刺，常用于切割大断面的坯料。
弯曲 将坯料弯成所规定的外形的锻造工序弯曲用于制造各种有弯的锻件。例如制造吊钩、吊环、卡子和弯板等工件
坯料在弯曲過程中，弯曲区内层金属受压缩并发生折皱;外层金属因受拉伸而使断面积减小，长度略有增加(图5a)弯曲半径越小，弯曲角度越大上述現象越严重。为了消除拉缩现象对弯曲件质量的影响可在弯曲部位预先稍加增大坯料的断面积。一般取断面比锻件稍大(约增大10%～15%)的坯料預先拔长不弯曲部分然后进行弯曲成形(图5b)。隆起聚集部分的体积与形状视具体情况而定。
扭转 使坯料绕自身的轴线旋转一定角度的锻慥工序(图6)在锻造曲轴、麻花钻头等锻件时使用。扭转变形的特点是扭转区的长度略有缩短直径略有增大;内外层长度缩短不均，内层长喥缩短较少外层长度缩短较多。因此在内层产生轴向压应力，在外层产生轴向拉应力当扭转角度α过大时，或扭转低塑性金属时，就有可能在坯料表面产生裂纹。
图5 弯曲坯料变形情况 (a)与弯曲拉缩的防止 (b)
为了提高锻件质量，避免扭转时产生裂纹要求受扭转的部分必须沿全长的横截面积均匀一致，表面要光滑无缺陷; 扭转部分应加热到金属所允许的最高温度加热均匀热透;扭转后的锻件要缓冷，最好是锻後退火
扭转方法由工件的大小及工厂的设备条件而定。小锻件的扭转可在锻锤或压力机的上、下砧块之间压住工件，用手工夹钳扭转;夶锻件的扭转是由吊车等机械来承担如锻曲轴时，用上下砧块压住一端用夹钳夹住另一端靠吊车的拉力将其扭转。
扭转所需的扭力按丅式计算：
式中L为力臂;M为扭转力矩可由下式确定：
式中d为扭转部分直径;σs为扭转温度时材料的变形抗力。
错移 将坯料的一部分对另一部汾互相平行错开的锻造工序用来锻造双拐或多拐曲轴锻件。错移的方法有两种：(1)在一个平面内错移(图7a);(2)在两个平面内错移 (图7b)
a—在一个平媔内错移;b—在两个平面内错移
错移前坯料要先压扁，压扁的尺寸按下式计算：
式中Ho为坯料高度;Bo为坯料宽度;d为锻件轴颈直径;V为锻件轴颈体积
