9. Сопротивление деформированию некоторых специальных сталей

По сравнению с конструкционными сталями перлитного класса жаропрочные высоколегированные стали обладают значительно более высоким сопротивлением деформированию, возрастающим, как правило, с увеличением содержания в них легирующих эле­ментов. Особенно выделяются в этом отношении стали аустенитного класса, сопротивление деформированию которых в несколько раз выше, чем у обычных легированных сталей. Такое свойство аустенитных сталей связано с особенностями механизма деформирования в области ковочных температур, при котором упрочнение металла в процессе ковки наступает при относительно высокой температуре (900—1000° С), тогда как незначительное упрочнение обычных сталей наблюдается только при температуре 800—850° С. Поэтому не только с точки зрения формирования однородной кристаллической структуры, но и сопротивления деформированию, влияющего на эффективность использования ковочного оборудования и производительность ковки, температура конца деформации аустенитных сталей должна быть значительно выше, чем конструкционных, а перепад ковочных температур — уже. Мощность ковочных механизмов при деформировании аусте­нитных сталей на нижнем пределе допускаемого диапазона тем­ператур резко возрастает.

Кроме температуры на величину сопротивления деформиро­ванию существенное влияние оказывают скорость и степень де­формации. Экспериментальным исследованием широкого круга высоколегированных сталей [19, 22, 24] установлено, что сопро­тивление деформированию металлов увеличивается с повышением скорости деформации, причем эта закономерность сохраняется при всех температурах и степенях деформации. Следовательно, ковка на прессе в этом отношении более благоприятна, чем ковка на молоте, при которой сопротивление деформированию аустенитных сталей в 2—4 раза больше. Повышенное сопротивление металла динамическому деформированию объясняется менее полным протеканием разупрочняющих процессов, связанных с малой скоростью рекристаллизации высоколегированных сталей при горя­чей пластической деформации.

Следует, однако, иметь в виду, что внешнее проявление этого ^; факта при сопоставлении ковки металла под прессом и молотом] не всегда заметно вследствие большого выделения тепла при деформировании заготовки динамическим воздействием молота и значительного повышения температуры металла.

В данном случае при выполнении одной и той же поковки на прессе и молоте равнозначной мощности общая затрата работы за счет температурного фактора может оказаться меньшей при ковке на молоте, несмотря на более высокое сопротивление деформированию.

Увеличение степени деформации так же, как и скорости, повышает сопротивление деформированию, причем влияние этого фак­тора возрастает с увеличением легированности стали и оказывает: наибольшее влияние в нижней зоне ковочного интервала темпе­ратур. С повышением степени деформации упрочнение стали на­блюдается как при динамическом, так и при статическом деформировании. Общая закономерность явления связана с соотношением двух одновременно протекающих процессов — упрочнения и ре­кристаллизации, определяющих механизм деформирования и степень подавления деформацией разупрочняющих процессов.

Сопротивление деформированию металлов при испытании об­разцов с небольшими скоростями практически определяется зна­чением предела текучести . Вместо значения для расчетов часто используется предел прочности с поправочным коэффи­циентом 0,85—0,90, т. е. = 0,850,90. Значения при .ковочных температурах для некоторых специальных сталей, по дан­ным HЗЛ и ЦНИИТмаша, а также работ [22] и [25 3, приведены в табл. 4. Непременным условием сопоставимости этих показателей при высоких температурах является одинаковая скорость дефор­мации.

При ковке на гидравлическом прессе сопротивление металла де­формированию _ст, принимается равным значению , опре­деленному для данной стали на тихоходных испытательных ма­шинах. При ковке на молоте приближенное значение σ_дин опре­деляется с учетом скоростного коэффициента m : 𝜎_дин = т,где m может быть принят равным 4 (по С. И. Губкину).

Из дополнительных факторов, влияющих на величину сопро­тивления металла деформированию сг, отметим вид напряженного состояния при ковке и масштабный фактор. При прочих равных Условиях значение а повышается с повышением гидростатического Давления. [26]. Масштабный фактор сказывается в том отношении, что фактическое значение σ тем меньше, чем крупнее деформируе­мая заготовка. Это явление обусловлено разными тепловыми уcловиями деформации лабораторного образца (при определении основ­ной константы сопротивления металла деформированию или ) и производственной заготовки вследствие разного отношения, поверхности к объему. При деформировании образца малых размеров теплоотдача металла больше, а средняя температура де­формации меньше, что влечет за собой повышение значений и . Поэтому при ковке крупных производственных поковок сопротивление металла деформированию определяется с учетом попра­вочного коэффициента на масштабность поковки. Для заготовок диаметром 100—1000 мм поправочный коэффициент колеблется в пределах 0,70—0,55 [27].