Определение температурного интервала ковки

В зависимости от протекающих при обработке процессов, различают горячую, неполную горячую, неполную холодную и холодную деформацию.

Горячей деформацией (с полным разупрочнением) называют такую, в процессе которой рекристаллизация успевает произойти полностью. Металл получает полностью равноосную микроструктуру при отсутствии каких-либо следов упрочнения.

Повышение температуры металла оказывает существенное влияние на механические характеристики. О ходе изменения показателей прочности и пластичности с увеличением температуры можно судить по приведенным для углеродистой стали графикам.

У многих сплавов ковкость с повышением температуры возрастает не непрерывно. Так, у углеродистой стали при температуре около 300^о наблюдается повышение показателя сопротивления деформированию и снижение показателя пластичности ( так называемая синеломкость). Это объясняется выпадением частиц карбидов по плоскостям скольжения.

Возможность полной рекристаллизации зависит не только от температуры, но и от скорости деформации, так как процесс рекристаллизации протекает не мгновенно, и может не успеть завершиться во время деформации при большой ее скорости. Это встречается, главным образом, при ковке некоторых алюминиевых и магниевых сплавов.

При обработке сталей и некоторых других сплавов наблюдаются обратные явления, так как с увеличением скорости деформации возрастает тепловой эффект, температура деформируемого материала повышается, что повышает его ковкость.

У некоторых металлов имеются зоны хрупкости и при высоких температурах (красноломкость). Имеются две фазы с различными свойствами, что приводит к неравномерности напряженного состояния.

Нагревать материалы до температур, близких к температуре плавления, нельзя, так как начинается плавление примесей и основного металла по границам зерен. Кислород из окружающей среды проникает вглубь нагреваемого металла, поверхность зерен окисляется, металл полностью теряет пластичность и прочность. Это явление называется пережогом. Металл, нагретый до температуры пережога, при ковке дает трещины, или совсем рассыпается. Металл, испорченный пережогом, пригоден только для переплавки.

Другая причина, ограничивающая температуру нагрева, заключается в том, что в нагреваемом металле происходит непрерывный рост зерен (собирательная рекристаллизация). У большинства сплавов существует такая температура, выше которой рост зерен становится особенно интенсивным. Эту температуру называют критической, а явление резкого увеличения размеров зерен – перегревом. Перегрев резко снижает механические свойства, усложняет термообработку.

Максимальная температура нагрева металла в печи перед ковкой (т.е. верхняя граница ковочного интервала) не совпадает с температурой начала ковки. Она всегда выше.

Нижняя граница ковочного интервала – это температура поверхности заготовки в момент последнего удара.

Температурный интервал ковки зависит от химического состава, металлургической технологии, структуры (литая или кованая заготовка), скорости и степени деформирования, метода обработки.

Чем сложнее химический состав, тем уже температурный интервал. Например, у стали 20 >> 1280 … 700^о – т.е. 580; у стали ХН35ВТЮ – 1170 … 900^о, т.е. 270^о.

Практически интервал между максимальной температурой нагрева и минимальной температурой, при которой заканчивают горячую обработку, устанавливается экспериментально. Для большинства металлов и сплавов рекомендуемый ковочный интервал температур приведен в справочниках.

Еще несколько примеров: Ст5 – 1260 … 700; 20, 25, 30, 35 – 1280 … 700; 40, 45 – 1250 … 700; 65Г – 1200 … 760; ШХ15 – 1150 … 720; У7, У8 – 1500 … 750; 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т – 1200 … 800.

При разработке технологического процесса ковки конкретной заготовки по допустимому интервалу устанавливают рациональный интервал )этот интервал, как правило, уже допустимого).

То есть, при повышенных температурах в процессе ковки (деформации) протекают одновременно как упрочняющие (вспомним диаграмму истинных напряжений), так и раз упрочняющие процессы.