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 Т_н = 0,85…0,95 Т_пл, Т_пл - температура плавления сплава. Температура окончания обработки должна быть выше температуры рекристаллизации и фазовых превращений. Т_к = 0,7 Т_пл.

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).