3. Подготовка поверхности металла к волочению

3.1 Строение и количество окалины

Окалина, образующаяся при обычном нагреве, горячем деформировании и охлаждении стального изделия, а также при его термической обработке, представляет собой комплекс химических соединений железа и других элементов с кислородом (оксидов, гидратов, силикатов, сульфидов, карбидов и др.).

Основными составляющими структуры окалины являются оксиды железа: доля других элементов, а также их более сложных соединений незначительна и зависит главным образом от марки стали и способа ее раскисления.

В начальной стадии окисления металла протекает химическая реакция его с окисляющим газом, при этом на поверхности металла образуется тончайший слой оксидов. Дальнейшее окисление происходит путем реакционной диффузии ионов кислорода и металла навстречу друг другу сквозь непрерывно утолщающийся слой окалины.

В окалине присутствуют также сложные соединения других элементов, которые попадают в сталь при раскислении (например, алюминия, кремния, марганца) или при легировании (например, хрома, марганца, никеля, вольфрама и др.)- Эти соединения образуют промежуточный слой, располагающийся между основным металлом и окалиной.

Окалина углеродистой стали, образующаяся при температурах выше 600 °С. состоит из оксидов железа (вюстит).(магнетит) и(гематит). Оксиды располагаются слоями в соответствии с уменьшением содержания кислорода в направлении от наружного слоя к внутреннему.

Вюстит () —наиболее мягкая и рыхлая составная часть окалины с небольшой абразивностью. Он хорошо растворяется в кислотах и полностью может быть удален механическим путем. Поэтому окалина в виде вюстита предпочтительнее других оксидов. Магнетит () обладает значительной абразивностью и почти не растворим в кислотах. Гематит () обладает высокой абразивностью и плохо растворяется в кислотах. При твердости металла но Виккерсу в 140 ед. твердостьсоставляет 270—350.420—500,1030 ед.

Следует иметь в виду разницу между окалиной и ржавчиной: первая является комплексом химических соединений железа и других элементов в стали, образующихся при высоких температурах; вторая представляет собой продукт окисления металла при нормальной температуре в условиях действия на пего влаги и загрязненного воздуха.

В составе этого продукта в основном находятся коричневого цвета (гидротизированный магнетит). хлориды, сульфаты и другие соединения. Указан­ные соединения не образуют на поверхности изделия плот- ной пленки. При слишком долгом хранении металла ржавчина стареет и ее трудно удалить как кислотами, так и механическими способами. Поэтому следует избегать чрезмерно долгого хранения катанки в условиях сырой и загрязненной атмосферы.

Количество и структура окалины при прокатке катанки зависят от температуры, скорости и способа ее охлаждения.

Выше 950°С и при избытке кислорода медленно охлажденная катанка имеет очень пористую окалину в количестве до 30 кг/т, почти целиком состоящую из магнетита и гематита. В случае ускоренного одностадийного охлаждения катанки окалина состоит в основном из в количестве 12—16 кг/т. Регулируемое ускоренное двухстадийное охлаждение снижает количество окалины до 2—4 кг/т. Для уменьшения количества окалины японские фирмы предлагают после водяного охлаждения помещать катанку в камеру с безокислительной атмосферой для проведения второй ступени охлаждения. Катанка с окалиной из вюстита в количестве до 1 кг/т при нанесении подсмазочного слоя непосредственно на окалину может быть протянута без предварительного ее удаления.