Режим нагрева и охлаждения

Для нагрева слитков и заготовок перед ковкой служат кузнечные мазутные или газовые печи, которые по способу нагрева подразделяются на камерные и методические.

Методические печи имеют переменную по зонам нагрева температуру (две и более зон) и обеспечивают качественный нагрев. Однако такие печи применяются только для нагрева заготовок из проката или мелких кузнечных и прокатных слитков.

Наибольшее распространение в кузнечно-прессовых цехах при изготовлении средних и крупных поковок получили камерные печи со стационарным и подвижным подом. Камерные печи имеют постоянную температуру рабочего пространства, но отличаются значительной неравномерностью ее распределения. Большим недостатком камерных печей (несмотря на простоту их конструкции) являются огромные потери тепла, возникающие при открывании крышки для посадки или выгрузки слитков или заготовок. Особо большие потери тепла происходят при выкатывании подины в печах с выдвижным подом.

График горячей обработки слитка дом момента получения заданной по чертежу поковки состоит из нескольких этапов (рисунок 5): 1 – нагрев заготовки до критической температуры; 2 –выдержка; 3 – нагрев до температуры ковки с максимально возможной скоростью; 4 – выдержка; 5 – ковка; 6 – охлаждение поковки. Если поковка куется за несколько нагревов (выносов), то этапы 3, 4 и 5 повторяются на графике соответствующее количество раз.

Если слитки привозят к ковочному прессу нагретыми до температуры 650-700 ⁰С (из сталеплавильного цеха или нагревательных печей предварительного нагрева), этапы 1 и 2 исключаются из графика.

Рис. 5. График нагрева заготовки и охлаждения поковки

Критическая температура – это температура структурных превращений в стали .

Ковочная температура – это температура нагрева слитка (или заготовки) перед ковкой. Превышение может привести к перегреву, сопровождающемуся ростом зерен. Это брак, исправляемый термической обработкой. Нагрев до более высокой температуры может привести к окончательному браку, называемому пережогом (оплавление границ зерен).

Температура – это температура окончания ковки. Ниже этой температуры металл плохо деформируется, так как его пластические характеристики снижаются. Ковка при температуре ниже сопровождается упрочнением (наклепом) и появлением трещин.

Величины температур и зависят от химического состава обрабатываемой стали. Температурный интервал ковки выбирается по таблице 5.

При нагреве до ковочной температуры особое внимание следует обратить на два основных периода (рисунок 5).

I – нагрев до , который осуществляется с минимальной скоростью из за низкой теплопроводности и малой пластичности холодной стали. Большая скорость нагрева может привести к трещинам в теле слитка (внутри заготовки).

II – нагрев до , который производится с максимально возможной для данного нагревательного устройства скоростью.

Общее время нагрева (до ) складывается из времени нагрева первого и второго периодов. Для углеродистых и низколегированных сталей , где наименьший диаметр или меньшая сторона сечения слитка или заготовки, м. Для средне- и высоколегированных сталей ; , т.е. .

Продолжительность выдержек при критической и ковочной температурах принимаются в пределах в зависимости от нагреваемой стали. Наличие выдержек при температурах и вызвано необходимостью выравнивания разности температур по сечению слитка или заготовки. Эта разница температур всегда возникает при нагреве стали из-за ее ограниченной теплопроводности. Чем больше сечение нагреваемой заготовки, тем продолжительнее должна быть выдержка.

Важное значение для получения высококачественных поковок имеет правильный выбор режима их охлаждения. Чрезвычайно высокие термические напряжения, возникающие в поковке при неправильном охлаждении, могут привести к появлению трещин.

В зависимости от химического состава стали и размеров сечения, поковки охлаждаются на воздухе, в колодцах, в колодцах с подогревом и в термических печах. Режим охлаждения поковки следует определять по таблице 6.

Таблица 5:

Температурные интервалы ковки

Марка стали	, оС	, оС	, оС
Углеродистые стали
Ст. 2, 3, 4, 10, 15, 20, 25, 30, 35	730-735
40, 45, 50	725-730
55, 60
65, 70, 75	727-730
У7А, У8А, У9А, У10А, У12А	727-730
Низколегированные стали
15Х, 20Х, 20Г, 12ХМ, 15ХМ
35Х, 40Х, 45Х	720-740
30Г, 40Г, 50Г, 50Х, 20ХФ, 20ХМА, 30ХМА, 34ХМ, 35ХМ, 40ХМ, 40ХН, 40ХФА, 50ХГ, 60ХГ	735-745
65Г, 50С2, 55С2, 60С2, 38ХС, 50ХФ, 50ХН, 60ХН, 75ХМ	735-745
Среднелегированные стали
12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХГС, 38ХЮА, 25Х1М1Ф, 34ХН1М, ЭИ415	715-800
12ХН2, 12ХНЗ, 20ХНЗА, 18ХГТ, 25Х2М1Ф, 40ХНМА	715-800
30ХГС, 30ХНВ, 35ХГС, 38ХГН	715-800
5ХНВ, 5ХНМ, 5ХГМ, 5ХГС, 5ХНТ, 5ХНМ2, 6ХНМ	715-800
7Х3, 8Х3, 9Х, 9Х2, 9ХФ, 9ХС	715-800
Высоколегированные стали
20ХЗМВФ, 34ХНЗМ	750-900
12Х2Н4А, 18Х2Н4ВА, 1Х13, 2Х13, 3Х13	750-900
15Х11МФ, ЭИ268, ЭИ802	750-900
З5ХН1М2Ф, 35ХНЗМФА, 36ХН1МФ, 38ХНЗМФА, 38Х2НЗМ, 45ХНФА	750-900
Х18Н9Т, Х18Н10Т, Х18Н12М2Т, ЭИ572	750-900

Таблица 6:

Режим охлаждения поковок после ковки