double arrow

Явления, происходящие в металле при нагреве,

И режимы нагрева

При нагреве на поверхности заготовок образуется слой окси­дов, Называемый окалиной, толщина которого зависит от темпера­туры и времени нагрева, состава печной атмосферы, химического состава сплава и расположения заготовок в печи. Наиболее ин­тенсивно сплавы окисляются при температуре 900...1200 °С.

Нагрев углеродистых сталей приводит также к выгоранию углерода поверхностного слоя на глубину до 2 мм. Уменьшение содержания углерода, называемое обезуглероживанием, ведет к снижению прочности и твердости стали. Особенно вредно обезуглероживание для заготовок небольших размеров, имею­щих малые припуски на механическую обработку и подвергае­мых последующей закалке.

Для уменьшения окалинообразования и обезуглероживания применяют нагрев в защитной атмосфере или вакууме, скорост­ной нагрев, защитные засыпки и обмазки, наносимые на заго­товки перед нагревом.

Высокоуглеродистые и высоколегированные стали и многие сложные сплавы, имеющие низкие теплопроводность и пла­стичность, во избежание трещин требуют медленного нагрева. Заготовки из таких сталей и сплавов загружают в печь при невы­сокой температуре, выдерживают при этой температуре для рав­номерного прогрева заготовки по всему объему и затем повышают температуру печи. Крупные слитки из легированных сталей при нагреве подвергают нескольким выдержкам при различных тем­пературах.

Выбор режима нагрева перед обработкой давлением заклю­чается в определении рационального температурного интерва­ла (температур начала и конца обработки) и времени нагрева. Нижняя граница температурного интервала обработки давлением стальных заготовок превышает 727 °С, а верхняя должна быть на 100...150 °С ниже температуры начала плавления. При нагреве до более высоких температур в металле появляются два вида де­фектов — перегрев и пережог. При перегреве размеры зерен увели­чиваются, пластичность уменьшается и ухудшаются механические свойства. Этот вид брака можно для некоторых сталей устранить дополнительной обработкой давлением и нормализацией.

Пережог — окисление металла по границам зерен при нагре­ве до температур, близких к температуре плавления. В резуль­тате связь между зернами нарушается и металл при обработ­ке. давлением разрушается. Пережог является неисправимым браком.

Температурный интервал обработки зависит от марки обраба­тываемого сплава. Для сталей температуру начала и конца обра­ботки давлением можно определить по диаграмме Fe-C (рис. 16.9). Из диаграммы видно, что низкоуглеродистые стали имеют ши­рокий (до 500 °С) температурный интервал обработки.

Рис. 16.9.Диаграмма состояния Fe—С: 1 — пережог; 2 — перегрев; 3 — область горячей обработки давлением

 

Время нагрева определяют исходя из двух противоречивых требований. С одной стороны, с целью уменьшения образования окалины и повышения производительности необходимо сокра­тить время нагрева, увеличив его скорость, с другой (во избежа­ние образования трещин) — уменьшить скорость нагрева и уве­личить его продолжительность. Последнее особенно важно для заготовок большого сечения из высоколегированных сплавов. Для заготовок из углеродистых сталей сечением до 100 мм2 до­пускается высокая скорость нагрева и их можно загружать хо­лодными в печь, имеющую температуру 1300 °С.

Время нагрева Т (ч) в этом случае можно определить по фор­муле Н.Н. Доброхотова

Т = akD-jD,

где k — коэффициент, зависящий от марки стали (для углероди­стых и низколегированных сталей fe = 10, для высокоуглероди­стых и высоколегированных сталей k- 20); D — диаметр или сторона квадрата заготовки, м; а — коэффициент, учитываю­щий способ укладки заготовок в печи (рис. 16.10). Чем плотнее уложены заготовки в печи (меньше расстояние I), тем больше коэффициент а и длительнее нагрев заготовок.

Заготовки из высоколегированных сталей нагревают в два этапа из-за возможного их разрушения в результате возникно­вения термических напряжений при большой скорости нагрева:


 


    t d
     

 

d J3T~amX
а = 1

ш)шш>ят


 


а = 1,25

7ШШШШ7

Рис. 16.10. Влияние способа укладки заготовок в печи на коэффициент а


сначала их медленно подогревают до 650 °С, а затем, когда Пла­ стичность сплава увеличивается, окончательно нагревают с боль­шой скоростью до температуры горячей пластической деформа­ции. Общее время нагрева составляет т-т12, где Т, и Т2 — время соответственно первого и второго этапов нагрева:

тг =al3,3Z)VD; tz=o&,w4d.

Процесс охлаждения (особенно заготовок из легированных сталей) при обработке давлением является ответственной техно­логической операцией, которая при неправильном выполнении может привести к браку, так как при охлаждении трещины в за­готовках образуются чаще, чем при нагреве. Скорость охлажде­ния не должна превышать допустимых значений. Заготовки из низко- и среднеуглеродистых сталей можно охлаждать на воз­духе поштучно или группами на стеллажах. Крупные поковки из легированных сталей охлаждают медленно вместе с печью, давая выдержки по нескольку часов при определенных темпе­ратурах. Цикл охлаждения заготовок зависит от их химическо­го состава и размеров и для крупных поковок может длиться несколько суток.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: