2. Нагрев металла перед обработкой давлением

Процессы обработки давлением разделяют на две группы: горячую и холодную деформацию. К процессам горячей деформации относят процессы, протекающие при температуре выше температуры рекристаллизации.

При нагреве металла его способность к пластической деформации увеличивается, а сопротивление деформации падает (рис.1). Особая зависимость наблюдается у сплавов Fe+C - сталей. Из-за полиморфизма, изменения кристаллической структуры при изменении температуры при нагреве стали характерно сначала некоторое увеличение прочности (до 300-400 С) с последующим ее резким падением ( в 15-20 раз).

Поэтому процессы горячей обработки являются менее трудо- и энергоемкими. Однако изделия, полученные горячей обработкой, обладают худшим качеством поверхности (слой окисленного металла на поверхности, называемый окалиной) и меньшей точностью геометрических размеров по сравнению с изделиями, полученными методом холодной деформации.

Рис.2. Зависимость деформационно-прочностных свойств цветных металлов и сплавов (а) и сталей (б) от температуры

Для проведения процессов горячей пластической деформации металл прогревают до 0.65-0.75 абсолютной температуры плавления данного состава для обеспечения полного протекания разупрочняющих процессов.

Поковки высокого качества можно получить только при условии правильного нагрева металла, последующей его обработки в пределах установленных температур, правильного охлаждения и надлежащей термообработки. Рекомендуемые температурные интервалы ковки и штамповки различных металлов и их сплавов, установленные путем комплексных лабораторных испытаний, приведены в табл.1.

При повышении температуры выше 1300ºС у многих сталей наблюдается ТИХ – температурный интервал хрупкости, здесь чаще всего имеет место плавление межзеренного пространства, вследствие чего зерна металла просто «расклеиваются» между собой.

Несоблюдение правильных температурных интервалов приводит к нерациональному использованию энергии и браку поковок (трещины вследствие резких изменений температуры, перегрев, пережог и др.).

Рис.3. Часть диаграммы состояния системы “железо-углерод”

с указанием температуры ковочного нагрева для сталей

Продолжительность нагрева, т.е. время, необходимое для нагрева слитка или заготовки по заданному режиму зависит от:

1) от марки материала и толщины нагреваемых слитов или заготовок;

2) от формы сечения и способа укладки слитков или заготовок по поду печи;

3) от температуры рабочего пространства печи и конечной температуры нагрева металла.

Таблица 1

Рекомендуемые температурные интервалы нагрева

некоторых марок металлов и сплавов для ковки и штамповки

Сплав	Марка	Интервал температур, С
Сталь конструкционная	10, 15	1280 - 750
	20 - 35	1250 - 800
	40 - 60, 15Г-50Г, 10-35Г2, 15Х2, 20-50Х, 10 - 30ХА, 5Х,50Х, 20ХНА, 20ХН, 27СГ, 35СГ	1200 - 800
	40ХН, 40ХНА, 45ХН, 12ХН2, 12ХН, 12ХН2А, 12ХН3А, 40Г2-0Г2, 45Х, 50Х, 45 - 50ХА	1180 - 830
Сталь инструментальная	У11-13, У11-13А,Х05	1100 - 920
	Х, ХВГ, В1	1170 - 920
	Р9, Р18, ЭИ347	1150 - 975
Алюминиевый сплав	АМц, АМг	510 - 380
	Д6, Д16, Д16П	460 - 380
	АКЧ - 1, АК	475 - 380
Латунь	Л62, ЛАН59-3-2, ЛО 62-1, АС 59-1	800 - 650
	Л90, Л 64-2	850 - 700
Бронза	БрАЖН10-4-4, БрОФ6,5-0,15, БрОЦ4-3, БрАЖ9-4,БрАЖМц10-3-1,5	900 - 800

Для большинства кузнечных печей (1200 -1300С) граница между тонким и толстым материалом лежит в пределах 5-10 см. Это означает. что заготовку толщиной до 10 см из малоуглеродистой или низколегированной стали можно прогреть сколь угодно быстро, а заготовки толще необходимо нагревать определенное время, зависящее от марки стали.

На практике нагрев желательно произвести с наибольшей скоростью, т.е. за наименьшее возможное время. При этом в меньшей степени происходит рост зерна, снижаются потери металла на угар (образование окалины за счет взаимодействия поверхности металла с кислородом в атмосфере печи, меньше углерода выгорает с поверхности нагретых стальных заготовок.

Форма заготовок оказывает заметное влияние на время нагрева, круглые нагреваются быстрее прямоугольных при одинаковой толщине сечения. Плотное размещение заготовок на поду печи значительно уменьшает скорость прогрева заготовок (табл. 2).

Таблица 2