содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

НАГРЕВ МЕТАЛЛА ДЛЯ КОВКИ

Процесс и температура нагрева неодинаковы для различных металлов. Колхозному кузнецу чаще всего приходится ковать углеродистую сталь и иногда легированную, при нагреве которых необходимо соблюдать следующие условия.

Нагревом должны быть достигнуты необходимая для ковки температура, равномерное ее распределение по сечению и длине заготовки при сохранении целостности ее и наименьшем слое окалины.

Для выполнения этих условий решающее значение имеют температура верхнего предела нагрева, скорость и продолжительность нагрева заготовки.

Температура верхнего предела нагрева зависит от химического состава металла и обычно принимается на 100—200° ниже линии солидуса (см. рис. 60) и в пределах 1200—1300°. Нагрев должен обеспечить наибольшую пластичность металла до начала ковки; металл не следует подвергать перегреву или пережогу. При нагреве нужно принимать во внимание продолжительность ковки (количество операций); последняя операция должна быть закончена при температуре, установленной для конца ковки данного металла. Поэтому температура предела нагрева для ковки поковок с небольшим количеством операций мо^т быть несколько понижена.

Температурные интервалы ковки- различных сталей и цветных металлов приведены в табл. 10.

Таблица 10

Температурные интервалы ковки различных сталей и цветных металлов

При нагреве заготовок до температуры выше рекомендованной наблюдаются крайне вредные явления, называемые перегревом и пережогом металла. Структура перегретого металла неровная, крупнозернистая, при ковке она является причиной трещин и рванин на поковке. Для того чтобы исправить структуру перегретого металла, т. е. сделать ее ровной, мелкозернистой,, поковку (заготовку) необходимо подвергнуть отжигу. Структура пережженного металла также крупнозернистая, но, кроме того, между зернами появляются пленки вследствие проникновения кислорода, находящегося в печных газах. Появление пленок нарушает связь между зернами, и при ковке металл разрушается.

Скорость нагрева зависит в первую очередь от теплопроводности металла, которая в свою очередь зависит от химического состава и величины сечений заготовки. Чем меньше в стали углерода и легирующих примесей, тем выше теплопроводность, тем большая скорость может быть допущена при нагреве. Чем больше сечение заготовки, тем медленнее тепло проходит внутрь заготовки и тем меньше должна быть скорость нагрева, чтобы избежать внутренних дефектов (трещин). Скорость нагрева

среднеуглеродистых сталей в кузнечных печах колеблется в пределах 2—2,5 мин. на 1 см диаметра заготовок, а в кузнечных горнах — в пределах 3—4 мин.

Время (продолжительность) нагрева зависит от скорости нагрева, типа нагревательного устройства, порядка расположения нагреваемых заготовок и др. В электрических нагревательных устройствах время нагрева меньше, чем в печах, а в печах меньше, чем в горнах. Время нагрева распадается на два периода — при низких температурах (до 500—600°) и при высоких температурах (до конца нагрева). В первом периоде в заготовке возникают внутренние напряжения, поэтому нагревать следует осторожно, с небольшой скоростью, чтобы не вызвать внутренних трещин. Во второй период пластичность металла сильно возрастает и нагрев заготовок следует вести с более высокой скоростью. Для определения времени, необходимого на нагрев металла в кузнечных печах, существует несколько способов, из которых наиболее точен способ академика Н. Н. Доброхотова, который рекомендует определять время, необходимое для нагрева, по следующей формуле:

Рис. 26. Величина поправочных коэффициентов к формуле Н. Н. Доброхотова в зависимости от количества и порядка расположения на поду печи одновременно нагреваемых заготовок

Так как эта формула относится к заготовке, равномерно нагреваемой со всех сторон, чего на практике не всегда можно достигнуть, то полученный результат умножается на коэффициент, зависящий от количества и порядка расположения на поду печи одновременно нагреваемых заготовок. Величина поправочных коэффициентов указана на рис. 26.

Время, потребное на нагрев в печи заготовок диаметром до 100 мм или со стороной квадрата до 100 мм, можно принимать по табл. 11.

Таблица 11

Время, потребное на нагрев заготовок из углеродистой стали от 15 до 1200°

Приведенная выше формула Н. Н. Доброхотова для определения времени, необходимого на нагрев, а также табл. 11 могут быть использованы только при нагреве в пламенных печах. Примерные данные о времени нагрева в кузнечных горнах приведены в § 33.

Кузнец должен уметь определять температуру нагрева металла для того, чтобы обеспечить температуру начала ковки, указанную в табл. 10, и не допускать перегрева или пережога металла. При нагреве заготовок и шоковок темлература определяется (приборами — широметрами, а также по цветам побежалости— при термической обработке и цветам каления стали — при нагреве под ковку (табл. 12 и 13).

Таблица 12

Цвета побежалости

При нагреве стали выше 330° цвета побежалости исчезают, металл продолжает оставаться темным до температуры 500°.

Таблица 13
Цвета каления стали

Окисление металла при нагреве. При нагреве в печи или горне заготовка покрывается слоем окислов, что вызывает появление окалины, которая затем отделяется от поверхности заготовки. Появление и отделение окалины продолжаются и во время ковки, в результате этого происходит большая потеря металла — от 1 до 3% веса поковки за один нагрев.
 

Влияние нагрева на прочность стали. Нагрев, повышая пластичность и ковкость стали, понижает ее прочность. Так, предел прочности стали марки 15 при температуре 20° составляет 40 кг{мм2, а при температуре 1200° — только 1,9 кг/мм2, а стали марки 35 — соответственно 60 и 2,2 кг/мм2. В табл. 14 приведены данные о величине предела прочности различных сталей при нагреве до определенных температур.

Таблица 14
Предел прочности стали при различных температурах нагрева
(в кг/мм2)

содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..