Г.А. Околович - Учебное пособие - Нагрев и нагревательные устройства (1254309), страница 8
Текст из файла (страница 8)
А менее 0,95 - резкоуменьшается температура рабочего пространства печи. ПрисутствиеSО2 увеличивает интенсивность окисления.Чем больше в стали углерода, никеля, кремния, алюминия, темокисление идет медленнее.Обезуглероживание поверхностного слоя происходит при высокихтемпературах нагрева стальных заготовок; при этом в поверхностномслое заготовок; находящемся под слоем окалины, выгорает частьуглерода.
Глубина обезуглероженного слоя составляет 0,2-2 мм. Чтобыпредотвратить образование дефектного слоя, в рабочем пространствепечи создают безокислительную атмосферу.Рисунок 30- Схема разреза окалины на стали51Процесс обезуглероживания представляет собой встречнуюдиффузию обезуглероживающего газа СО2, Н2О, Н2, О2 и углеродаметалла или карбида железа Fe3C.Наиболее интенсивно идет до температуры 10000C и представляетсобой опасность при термической обработке.Особенно на качество металла сказывается обезуглероживание длядеталей, работающих под воздействием знакопеременных нагрузок.Обезуглероживанию способствует Al, CO, W; задерживает Cr иMn; не оказывает воздействие Si, Ni, V; чем больше углерода в стали,тем глубже обезуглероженный слой.Образующаяся на поверхности металла окалина создаеттормозящее воздействие на обезуглероживание.Уменьшение окисления металла при нагреве достигаетсясокращением продолжительности нагрева (таблица 5), применениемзащитного слоя газа на поду печи, что позволяет уменьшить угар в 1,52,0 раза.Таблица 5 - Влияние на угар продолжительности и способа нагрева до1200 0С стальных заготовок (d = 50 мм)СпособПродолПотери от Толщина Соотношежительность.
окисленияслоя ние потерь отМинг/см3окалины, окисл., %ммНагрев вПламенной печиЭлектронагрев;ИндукционнымСпособом;КонтактнымСпособом13,50,04600,16100,02,50,02000,07043,51,00,01250,04527,0Недогрев. При недостаточной выдержке или при заниженнойтемпературе нагрева металл не успевает нагреться по всему сечению, врезультате чего сердцевина заготовки имеет более низкую пластичность, чем наружние слои. Снижение пластичности металла придеформации вызывает большие внутренние напряжения в заготовке,которые приводят к образованию трещин.Перегрев - явление быстрого роста зерна, которое происходит принагреве металла выше определенных температур (1200-1300`C).Характеризуется крупнозернистым строением и снижением плас52тичности.
Дефект исправим дополнительной термообработкой: (нагреввыше Ас3 от плюс 30 до минус 500С с последующим охлаждением) иликовкой сильными ударами молота. При дальнейшем повышениитемпературы нагрева происходит рост и окисление границ зерен. Врезультате межзеренные связи нарушаются и заготовка при ковкеразрушается.
Такое явление называется пережогом стали. Дефектнеисправим, т.к. металл не может быть исправлен термообработкой иподлежит переплаву. Температура пережога определяется содержаниемуглерода и легирующих элементов. Так, при повышении содержанияуглерода от 0,5 до 1,5% температура пережога изменяется от 13500С до11400С. Пережог, как правило, является результатом технологиинагрева, когда сталь продолжительное время находится в печи привысокой температуре.4.2 Режиме нагреваНагрев металла характеризуется температурой, скоростью нагреваи продолжительностью.
Под температурой понимается конечнаятемпература, с которой металл подается из печи.Скорость нагрева - это изменение температуры в единицу времени поверхности или слоев по сечению.Продолжительность нагрева определяется временем пребываниязаготовок в печи для достижения заданной температуры поверхности иравномерности прогрева по сечению.Режим нагрева определяется следующими факторами:1) конечная температура нагрева;2) количество интервалов нагрева;3) температура и продолжительность каждого интервала;4) полная продолжительность нагрева;5) температура печи и количество потребного тепла в местепосадки и на протяжении всего процесса нагрева.Для каждого металла и сплава температуры нагрева перед ковкойи штамповкой устанавливают в зависимости от химического состава,требований к механическим свойствам металла поковок и режимовпоследующей термической обработки.Температуры, при которых металл находится в наиболее пластичном состоянии и обладает минимальным сопротивлением деформированию при ковке и штамповке, называют температурныминтервалом ковки.
Практически интервал максимально возможной(верхней) температурой нагрева и минимальной (нижней) температурой, при которой заканчивают горячую деформацию, устанав53ливают по диаграммам состояния металлов или сплавов, проверяют ихпутем комплекса лабораторных испытаний (испытание на пластичность свободной осадкой, кручением и ударным изгибом, определениесопротивления деформированию, критической температуры роста зерна и др.).Изменение пластичности и сопротивление деформированию сталив зависимости от температуры можно объяснить фазовымипревращениями, происходящими в металле.
Структуру и температуруфазовых превращений стали при различных температурах легко определить по диаграмме состояния (рисунок 31).Рисунок 31 - Диаграмма состояния железа- углерод и температурныеинтервалы ковки и штамповки: 1 - верхний предел при скоростномнагреве: 2 - при обычном нагреве заготовок: 3- нижний предел доэвтектоидной стали; 4 - для эвтектоидной сталиШтриховой линией показана температура нижнего предела толькодля свободной ковки.Наиболее пластичной структурой является структура аустенита.При наличии двухфазной структуры пластичность снижается. У низкоуглеродистых и углеродистых сталей при температуре от 1100 до12000C структура чисто аустенитная.
По высокой пластичноститемпературу 12000C можно принять как верхний предел54температурного интервала ковки для углеродистой стали. Увысокоуглеродистой стали при температуре <1100 0С структурадвухфазная - аустенит и цементит, при чем цементит образует хрупкуюсетку по границам зерен. Для повышения пластичности сталинеобходимо эту цементитную сетку раздробить с тем, чтобы цементитобразовал отдельные зерна в металле заготовки. При этом твердость ипрочность металла останутся высокими. Верхний предел температурковки для высокоуглеродистой стали целесообразно принять ≅11000C, аковку проводить с предосторожностями, учитывая, что пластичностьпонижена ввиду двухфазной структуры.Диаграмма состояния помогает также выбрать нижний пределтемпературы ковки, который должен быть выше температур фазовыхпревращений. Однако низкоуглеродистые стали можно ковать и приструктурах феррит + аустенит, ввиду относительно высокой пластичности феррита.
Заэвтектоидные стали имеют нижний предел температур ковки в зоне аустенит плюс цементит. Эта температура должнабыть по возможности более низкой, чтобы не образовалась цементитнаясетка.При установлении нижнего предела температур ковки необходимоучитывать массу поковки, наличие или отсутствие последующейтермической обработки, способ охлаждения.В таблице 6 приведены применяемые в промышленности температурные интервалы начала и конца деформации стали и цветных сплавов.Таблица 6 - Температурные интервалы, 0CСплавыСтальМедныеАлюминевыеМагниевыеТитановыеНачало1050-1350750-850470-500370-430930-1150Конец700-950600-700350-400300-350800-900При горячей обработке давлением в металле протекают двавзаимопротивоположных процесса: процесс деформации, вызывающийупрочнение металла вследствие наличия деформированных зерен ипроцесс рекристаллизации, вызывающий разупрочнение за счетобразования и роста новых зерен из атомов деформированных.55В зависимости от соотношения скоростей рекристаллизации идеформировании можно классифицировать деформацию на четыревида:1) холодная деформация, протекающая с полным упрочнением,когда скорость деформации значительно превышает скорость рекристаллизации;2) холодная деформация с неполным упрочнением, при которойпроисходит только снятие внутренних напряжений (отдых), но безкристаллографических изменений (при этом скорость рекристаллизации тоже практически равна нулю);3) полугорячая деформация с неполным разупрочнением,протекающая при сравнительно одинаковых средних скоростяхрекристаллизацииидеформации(придеформированиипоследовательными обжатиями);4) горячая деформация с полным разупрочнением, протекающая вусловиях мгновенной рекристаллизации, когда скорость рекристаллизации значительно выше скорости деформации.Скорость деформации представляет собой изменение степени деформации в единицу времени, т.е.
dε/dt ,где ε - степень деформации, t время, пропорциональное деформации.Следовательно, результат деформирования металла будет зависеть от температуры и степени деформации. Эта зависимость отражается объемными диаграммами рекристаллизации (рисунок 32).Рисунок 32 - Объемная диаграмма рекристаллизации56Из диаграммы видно, что при данной температуре сувеличением степени деформации размер зерна уменьшается; приданной степени деформации с понижением температуры зерно такжеуменьшается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
