Нагрев металлов перед обработкой давлением
Для повышения пластичности и уменьшения сопротивления деформированию металлы и сплавы перед обработкой давлением нагревают
до определенной температуры (рис. 25).
При нагревании стали выше 700 °С происходит интенсивное окисление поверхностного слоя с образованием окалины, что приводит к потере металла. Кроме этого, образование окалины в 1,5…2 раза повышает интенсивность изнашивания деформирующего инструмента.
При высоких температурах происходит также обезуглероживание поверхностного слоя стали.
Для уменьшения окисления металла применяют электронагрев, а также нагрев заготовок в защитной атмосфере.
Для максимального повышения пластичности металла температура начала обработки должна быть высокой, но не вызывающей перегрева и пережога. Перегрев ведет к интенсивному росту зерна и к уменьшению пластичности и ударной вязкости. Структуру перегретой стали можно исправить отжигом.
| Рис. 26. Влияние способа размещения заготовок на поду печи на продолжительность нагрева (коэффициент a) |
| Расположение заготовок |
| Расположение заготовок |
При пережоге стали при температуре, близкой к температуре плавления, происходит интенсивная диффузия в нее кислорода, образование оксидов по границам зерен и расплавление легкоплавких межзеренных прослоек, что приводит к появлению трещин и потери пластичности. Пережог не устраняется термической обработкой, и пережженный металл приходится отправлять на переплавку.
Температура начала обработки давлением Тн = 0,85…0,95 Тпл, Тпл - температура плавления сплава. Температура окончания обработки должна быть выше температуры рекристаллизации и фазовых превращений. Тк = 0,7 Тпл.
Режим нагрева. Нагрев заготовок происходит неравномерно. Вначале нагреваются наружные слои, а затем сердцевина. Из-за разности температур возникают температурные напряжения, которые могут привести к образованию трещин. Опасность их появления больше у легированных и литых сталей (у которых теплопроводность меньше), и она возрастает с увеличением сечения заготовки. Продолжительность нагрева связана с размером заготовки. Чем больше сечение заготовки, тем большее время ее нагрева.
На продолжительность нагрева влияет и форма заготовки. При равных объемах круглая заготовка нагревается быстрее квадратной или прямоугольной.
Влияние способа укладки заготовок учитывают поправочным коэффициентом a (рис. 26). Нагреву одной круглой заготовки соответствует коэффициент a = 1. Круглые заготовки, уложенные плотно друг к другу, требуют в два раза большего времени нагрева (a = 2), тесно уложенные квадратные заготовки нагреваются в четыре раза медленнее (a = 4).
Для ориентировочного нахождения продолжительности нагрева стальных заготовок сечением свыше 100 мм пользуются эмпирической формулой Н.Н. Доброхотова
где t - полная продолжительность нагрева, ч;
d - диаметр или сторона квадрата заготовки, м;
k - коэффициент, зависящий от марки стали, для углеродистых и низколегированных сталей k = 12,5, для высокоуглеродистых и высоколегированных сталей k = 25;
a - коэффициент, учитывающий способ укладки заготовок (a = 1…4).