Термическое воздействие (нагрев, охлаждение) для выполнения технологических операций

Изменение температуры вызывает изменение свойств металлических и неметаллических материалов, размеров деталей. Этим пользуются для проведения ряда операций, выполняемых при температурах, отличных от цеховой. К таким операциям, в частности, относятся обработка давлением, некоторые сборочные операции, когда необходимо обеспечить натяг в соединении и др.

Нагрев для обработки давлением

Нагрев металла осуществляют для повышения его пластичности и уменьшения усилий деформирования при обработке давлением. Так, нагрев стали до температур горячей деформации снижает сопротивление деформированию в 15...20 раз и повышает пластичность почти в два раза (при 1100 °С предел прочности стали 15 снижается от – 440 до – 24 МПа, а относительное удлинение увеличивается с 33 до 58%).

Пластическое деформирование выполняется в интервале температур Тн...Тк (температуры начала и конца деформации соответственно). Температура нагрева – это температура начала обработки давлением. При выполнении горячей деформации (см. 3.5.3) температура деформации (Тд) должна превышать температуру рекристаллизации (Тр), чтобы при деформировании не возникал паклен. Вместе с тем она должна быть ниже температуры начала плавления (температура солидус) (Тпл), чтобы не происходило оплавления, т.е. Т < Тд < Тпл (для углеродистых сталей линия солидус – линия АЕ на диаграмме "Fe – Fe3C", выше которой в структуре присутствует жидкость).

Реально температура нагрева должна быть ниже температуры солидус сплава на 50...100 °С. При более высокой температуре может возникнуть "пережог" (рис. 15.3), т.е. окисление границ зерен, и, как следствие, сильное охрупчивание металла. Пережог – это неисправимый брак, металл не годен для использования.

Длительное пребывание металла при высокой температуре приводит к перегреву – значительному росту зерна, снижению механических свойств и пластичности металла. Перегрев может быть исправлен отжигом (см. 5.5.1).

Температура конца деформации должна немного превышать температуру рекристаллизации: Тк > Тр. Деформация при более низких температурах вызовет наклеп, т.е. снижение пластичности металла. При этом возникает опасность образования трещин.

Таким образом, горячую пластическую деформацию проводят в температурном интервале: температура начала деформации ограничивается температурой плавления, температура окончания деформации – температурой рекристаллизации. Это означает, что пластическая деформация различных металлов и сплавов на их основе проводится при разных температурах, которые могут отличаться весьма существенно (табл. 15.3).

Рис. 15.3. Температурный интервал горячей обработки сталей давлением

Таблица 153

Интервал температур горячей деформации

Материал	Температура деформации, °С
	начала	конца
Стали
У11, У12	1075... И 00	770...860
9ХС	1100...1140	800...870
Р18	1150...1200	900...920
Сплавы на основе алюминия
AMц	510	380
Д16	460	380
Сплавы на основе магния
MAl	430	300
МАЗ	370	340
Медь и сплавы на ее основе
Медь	1000	800
Латунь Л70	800	650
Бронза Бр.ОЦ 4-3	920	800

Если в процессе деформации температура металла понизилась до Тк, а необходимые размеры заготовки еще не получены, цикл "нагрев – деформация" выполняется неоднократно (рис. 15.4).

Рис. 15.4. Схема горячей деформации с двумя нагревами