РЕЖИМЫ И СПОСОБЫ НАГРЕВА И ОХЛАЖДЕНИЯ

Нагрев желательно осуществлять с наибольшей скоростью. При этом меньше растет зерно, снижается расход металла на угар, т.е. в окалину, меньше углерода выгорает с поверхности стальных заготовок, т.е. уменьшается глубина обезуглероженного слоя.

При пламенном нагреве прогрев заготовок начинается с поверхности. Проникновение тепла внутрь происходит за счет теплопроводности. Чистые металлы более теплопроводны, чем их сплавы. Так, высокоуглеродистая сталь почти в 1,5 раза менее теплопроводна, чем малоуглеродистая.

С повышением температуры теплопроводность понижается: у легированной стали это понижение менее интенсивно, чем у углеродистой. Поэтому уже при температуре 700 – 800^оС показатели теплопроводности у разных сталей выравниваются.

Наибольшая технически возможная скорость нагрева заготовок зависит, в первую очередь, от разности между температурой печи и температурой заготовки, т.е. от температурного напора. Во вторую очередь, от размеров сечения нагреваемой заготовки.

При большом температурном напоре может возникнуть большая разница температур по сечению заготовки – температурный градиент, что может привести к образованию в металле микро- и макротрещин.

Ориентировочно общее время нагрева стали от 20 до 1200^оС может быть определено по формуле Доброхотова Н.Н.

, (1)

где Т – время нагрева, час.; a - коэффициент, учитывающий способ укладки заготовок (a = 1 – 4); k – коэффициент, учитывающий содержание углерода и легирующих элементов в стали (для малоуглеродистой стали k = 10, для высоколегированной – k = 20); D – диаметр или сторона квадрата нагреваемой заготовки, м.

a = 1 a = 1 – 1,4

a = 1…2 a = 1,4 - 4

a = 2 a = 4

Фактическое время нагрева мелких заготовок или прутков малых сечений принимается меньше расчетного по формуле (1).

Большие скорости нагрева достигаются при контактном и индукционном электронагревах.

При охлаждении после ковки в металле в обратном порядке повторяются те же явления, что и при нагреве. Однако, температурный градиент меньше, т.к. скорость охлаждения на воздухе ниже, чем скорость нагрева. Для низкопластичных сплавов не исключается образование трещин при свободном охлаждении на воздухе. Поэтому применяют замедленное охлаждение: а) на воздухе в штабелях; б) в ящиках или ямах с закрытыми крышками; в) в футерованных колодцах с песком, золой, шлаком и т.п.; г) в отапливаемых колодцах или печах.

Примечание: контроль термического режима часто определяют «на глаз» по яркости и цвету заготовки, пламени и внутренней поверхности стенок печи.