Холодная штамповка

 

Холодная штамповка производится в штампах без нагрева заготовок и сопровождается деформационным упрочнением металла.

Холодная штамповка является одним из наиболее прогрессивных методов получения высококачественных заготовок небольших и точных из стали и цветных металлов. Она обеспечивает достаточно высокую точность и малую шероховатость поверхности при малых отходах металла и низкой трудоемкости и себестоимости изготовления изделий. Возможность осуществления холодной штамповки и качество заготовок определяются качеством исходного материала. Большое значение имеет подготовка поверхности заготовок: удаление окалины, загрязнений и поверхностных дефектов.

Процессы холодной штамповки часто выполняют за несколько технологических переходов, постепенно приближая форму и размеры заготовок к форме и размерам готовых изделий и осуществляя промежуточный отжиг для снятия наклепа и восстановления пластических свойств металла. В зависимости от характера деформирования и конструкции штампов холодную штамповку делят на объемную и листовую.

40. Кристаллизация и строение стальных слитков.

КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ

Переход из жидкого состояния в твердое (кристаллическое) называют кристаллизацией. Процессы кристаллизации зависят от температуры и протекают во времени, поэтому кривые охлаждения строятся в координатах температура-время (рис. 3). Теоретический, т. е. идеальный процесс кристаллизации металла без переохлаждения протекает при температуре Тs (рис. 3). При достижении идеальной температуры затвердевания Ts падение температуры прекращается. Это объясняется тем, что перегруппировка атомов при формировании кристаллической решетки идет с выделением тепла (выделяется скрытая теплота кристаллизации). Каждый чистый металл (не сплав) кристаллизуется при строго индивидуальной постоянной температуре. По окончании затвердевания металла температура его снова понижается.

Строение стального слитка

Современные способы получения стали завершаются получением жидкого металла, который разливают в формы, называемые изложницами.

При любом способе производства стали к концу процесса в ней содержится значительное количество кислорода в виде закиси железа FeO. Этот кислород необходимо удалить, иначе пластичность стали будет невысокой и сталь нельзя будет обрабатывать давлением.

Спокойную сталь раскисляют сначала ферромарганцем, потом ферросилицием и заканчивают раскисление обычно алюминием при выпуске стали из печи. Этим достигается высокая степень раскисления, вследствие чего в течение процесса кристаллизации слитка спокойной стали не происходит бурного выделения газов.

Кипящую сталь до разливки раскисляют только ферромарганцем, при этом в жидком металле остается некоторое количество закиси железа. После разливки стали в изложницы в еще не затвердевшем металле протекает реакция самораскисления:

FeO + С = Fe + СО.

Выделяющаяся газообразная закись углерода перемешивает жидкий металл, он бурлит и выделяет искры. Создается впечатление, что сталь кипит — отсюда и название этой стали. По качеству, механическим свойствам, коррозионной стойкости кипящая сталь уступает спокойной.

Рассмотрим процесс кристаллизации слитка спокойной стали (рис. 15). Перед разливкой изложницы подогревают газовыми или мазутными горелками до 70—80° С. Жидкая сталь имеет температуру около 1600° С. Следовательно, разница температур жидкой стали и стенок изложницы весьма велика. Кристаллизация стали начинается при больших степенях переохлаждения. Сначала образуется тонкая корочка из мелких произвольно ориентированных кристаллов (/ на рис. 15).

На ней разрастается второй слой, кристаллы которого растут преимущественно в направлении максимального отвода тепла — перпендикулярно к стенке изложницы (2). Они имеют древовидную форму и называются дендритами (от греческого слова ден-дрон—дерево). Перпендикулярно стенкам изложницы растут стволы дендритов — оси первого порядка. При нарастании все новых и новых атомных слоев ось первого порядка становится длиннее и толще. На ней образуются под определенными углами бугорки, разрастающиеся в поперечные ветви кристалла — оси второго порядка. На них в свою очередь вырастают оси третьего порядка и т. д. Кристалл все больше разветвляется, и постепенно его ветви занимают все промежутки, которые были заполнены жидким металлом. В закристаллизовавшемся слитке дендриты превращаются в столбчатые кристаллы (2 на рис. 15). Дендритное строение кристаллов можно отчетливо наблюдать, если в процессе кристаллизации не хватит жидкого металла для заполнения пространства между разветвлениями дендрита.

41. Общие сведения о литейном производстве.