2.3. Температурные условия

Термический режим нагрева заготовки определяется начальным и конечным распределением температур по сечению и характером их изменения во времени.

Температурные режимы металлов и сплавов определяются исходя из того, чтобы повысить пластичность, снизить сопротивление деформации, однако при этом не должны произойти структурные изменения, ведущие к ухудшению свойств конечного продукта (поковки и детали), не должны произойти необратимые процессы, которые привели бы к браку деталей.

Так, для среднеуглеродистых сталей температурный диапазон определяется по диаграмме Fe – Fe₃C и имеет пределы: нижний выше точки A₃ на 50...70 °С, а верхний - ниже линии начала плавления (линия АЕ) на 150-200°С /2/. Если превысить предел нагрева стали, то сначала произойдет перегрев металла (рост зерен), который исправляется термообработкой, а затем пережог металла (окисление по границам зерен), т.е. окончательный брак поковок (идут в переплавку). Обычно температурный диапазон нагрева сплавов перед резкой или объемным деформированием определяют по справочникам -/4.7/.

С точки зрения максимального повышения производительности печей обычно выгоднее всего вести нагрев с наивысшей, возможно допустимой, скоростью. Однако передача тепла внутрь заготовки происходит не мгновенно, поэтому в заготовке могут возникнуть по сечению растягивающие напряжения, а значит деформации, превышающие пластичность металла при заданной температуре, что приведет к трещинам.

Это явление опасно до 500...600 °С, когда сталь еще не обладает достаточной пластичностью. Поэтому для крупных заготовок (слитков) нужен ступенчатый нагрев (до 600...700 °С -медленный, более 700 °С - ускоренный).

2.4. Окисление и обезуглероживание стали

Общий анализ протекания процессов обезуглероживания и окисления стали показывает, что основными факторами, влияющими на эти процессы, являются: температура нагрева заготовок, продолжительность их пребывания при высоких температурах, химический состав окружающей атмосферы и химический состав стали.

Процесс обезуглероживания сталей начинается при температурах более 800-850 °С.

При нагреве в пламенных печах обычно глубина обезуглероженного слоя составляет 0,2-2 мм, угар - 2-4 %.

С целью уменьшения процента угара и величины обезуглероженного слоя применяются скоростной и безокислительный нагревы.

3. Основные типы нагревательных печей

По характеру работы нагревательные печи делятся на две основные группы: периодического (камерные) и непрерывного (проходные и методические) действия. Первые применяются в мелкосерийном, индивидуальном производстве, вторые в серийном и массовом производстве. Эти печи отличаются высоким уровнем механизации. В камерных печах нагреваемый металл неподвижен, а при переменном или постоянном температурном режиме температура в каждый момент времени в рабочем объеме печи поддерживается постоянной. В печах непрерывного действия нагреваемый металл перемещается навстречу движению потока греющих газов при определенном распределении температур по длине рабочей камеры печи, разделяемой на зоны. В методических печах в каждом поперечном сечении камеры температура постоянна во времени, в проходных - температура во времени сохраняется постоянной во всем объеме.