Изменение свойств металла при нагреве в
кузнечных печах
При нагреве, помимо структурных превращений в металле, изменяются его
механические и физические свойства. Основная цель нагрева — придать
металлу необходимые механические свойства.
Пластичность нагреваемой стали увеличивается неравномерно. Пластичность
малоуглеродистых, среднеуглеродистых, низколегированных и
среднелегированных сталей при нагреве до температуры 200—400° С (а
высоколегированных сталей — до температуры 700—850° С) уменьшается. При
нагреве стели выше температуры 600—750° С в зависимости от марки стали
пластичность резко возрастает. Следовательно, при температуре нагрева
выше 600—850° С (температура зависит от марки стали) сталь становится
настолько пластичной, что в ней не образуются внутренние напряжения и
трещины.
Для процесса нагрева наиболее важным из физических свойств является
теплопроводность стали. Теплопроводность — свойство проводить тепло от
более нагретой части тела к менее нагретой. Чем выше теплопроводность,
тем больше в единицу времени (в час) проникает тепла с поверхности
внутрь заготовки и, следовательно, меньше требуется времени для нагрева.
Величина теплопроводности характеризуется так называемым коэффициентом
теплопроводности.
Коэффициентом теплопроводности называется количество тепла в калориях,
передаваемое за один час через стенку площадью 1 м2, толщиной 1 м при
разности температур в 1° С. Коэффициент теплопроводности выражается в
ккал/мчас °С и обозначается буквой Л (ламбда). Если, например,
коэффициент теплопроводности стали 36 ккал/м час °С, то это значит, что
через стенку площадью 1 м2 толщиной 1 м при разности температур между
наружной и внутренней сторонами стенки в 1°С за один час передается 36
ккал тепла.
Коэффициент теплопроводности определяется опытным путем. Для разных
материалов и сталей разных марок он изменяется в очень широких пределах.
Например, теплопроводность для чистого железа равна 60 ккал/м час °С, а
для стали марки 30 Х=38,2 ккал/мчас °С. Коэффициент теплопроводности
стали зависит от химического состава и температуры стали, а также вида
обработки, которой подверглась сталь. Чем меньше сталь содержит
примесей, тем больше будет ее теплопроводность. С увеличением в стали
содержания углерода теплопроводность уменьшается. Легированные стали
имеют теплопроводность меньше, чем углеродистые.
С изменением температуры теплопроводность сталей изменяется. На
основании опытных данных установлено, что с повышением температуры до
800—850° С величина коэффициента теплопроводности для обыкновенных
углеродистых сталей понижается. Выше температуры 850° С теплопроводность
углеродистых сталей незначительно повышается.
При нагреве легированных и специальных сталей теплопроводность их с
повышением температуры изменяется в зависимости от рода и количества
легирующих элементов. Исследованиями установлено, что у
высоколегированных сталей, содержащих хром и никель, с повышением
температуры теплопроводность увеличивается.
На величину теплопроводности влияет также и способ обработки металла.
Ковка, прокатка и вообще всякая обработка стали давлением повышают ее
теплопроводность. У литой стали теплопроводность меньше, чем у стали,
обработанной давлением (ковкой, прокаткой).