Основные теоретические сведения. Целью нагрева металла перед горячей обработкой давлением является снижение его сопротивления деформированию и достижение максимальной степени деформации

Целью нагрева металла перед горячей обработкой давлением является снижение его сопротивления деформированию и достижение максимальной степени деформации. При нагреве металла до максимально допустимых температур сопротивление деформации снижается в
15–20 раз по сравнению с деформацией в холодном состоянии, что позволяет значительно уменьшить потребную мощность оборудования, а также энергетические затраты. Кроме того, протекание процесса рекристаллизации, сопровождающего горячую деформацию металла, способствует восстановлению его пластичности.

Нагрев металла перед обработкой давлением является важной операцией, и соблюдение технологии нагрева определяет качество получаемых изделий, производительность оборудования, себестоимость продукции.

Основными параметрами режима горячей обработки металлов являются температурный интервал, скорость и время нагрева металла до заданной температуры. Температурный интервал характеризуется разностью между начальной температурой обработки, до которой производится нагрев металла, и конечной температурой, при которой обработка давлением заканчивается. Время нагрева металла определяется продолжительностью нагрева до заданной температуры и временем выдержки.

Температурный интервал горячей обработки металлов и сплавов определяется их физическими свойствами (температура плавления, теплопроводность, линейное расширение), химическим составом и структурой сплавов. Правильно выбранный температурный интервал обработки должен обеспечить сочетание максимальной пластичности и минимального сопротивления деформации металла, отсутствие брака при нагреве металла (угар, обезуглероживание, перегрев, пережог), получение после горячей обработки требуемой структуры, величины зерна и механических свойств.

Температурный интервал обработки давлением сталей и сплавов цветных металлов определяется по диаграммам состояния этих сплавов или выбирается по справочным таблицам, составленным на основе этих диаграмм.

В общем случае максимальная и минимальная температура горячей обработки может быть определена по эмпирическим формулам С.И. Губкина:

, (1.1)

, (1.2)

где – абсолютная температура плавления; – коэффициент понижения температуры, принимаемый для сплавов 0, 8–0, 9.

Применительно к сталям температуры начала () и конца () горячей обработки выбирают по диаграмме состояния Fe–Fe₃C (рис. 1.1). При этом максимальная температура нагрева должна быть на 150–200 °С ниже линии солидус АЕ во избежание пережога и усиленного окисления стали. Минимальная температура горячей деформации (температура конца обработки) определяется пластичностью стали: у низкоуглеродистых сталей она лежит в интервале Ас ₃– Ас ₁ (750–800 °С), для средне- и высокоуглеродистых сталей, имеющих меньшую пластичность, температура конца обработки находится в интервале А_ст – Ас ₁.

При определении температуры окончания горячей деформации необходимо учитывать процессы рекристаллизации и роста зерен, имеющие место при высоких температурах. Если продолжать деформации при более низких температурах, то произойдет упрочнение металла и снижение пластичности (не успевает произойти рекристаллизация), что может привести к образованию трещин. Высокая температура окончания обработки будет способствовать получению крупнозернистой структуры металла и, следовательно, снижению механических свойств.

Рис. 1.1. Выбор температурного интервала