6.3.2. Способы обработки металлов давлением

Способы обработки металлов давлением по назначению подразделяют на следующие два вида.

1. Для получения заготовок постоянного поперечного сечения по длине (прутков, проволоки, лент, листов), применяемых в строительных конструкциях или в качестве заготовок. Основными разновидностями таких процессов являются прокатка, прессование, волочение.

2. Для получения деталей или заготовок, имеющих приближенно формы и размеры готовых деталей и требующих обработки резанием лишь для придания им окончательных размеров и получения поверхности заданного качества. Основными разновидностями таких процессов являются ковка и штамповка.

Для повышения пластичности и уменьшения сопротивления деформированию металлы и сплавы перед обработкой давлением нагревают до определенной температуры. При этом нагрев металла сопровождается рядом явлений, которые необходимо учитывать. Так, при нагревании стали выше 700⁰С происходит интенсивное окисление поверхностного слоя с образованием окалины, а при 1330-1350⁰С окалина плавится и железо горит с образованием снопа ярко-голубых искр. Потери металла на окалину (угар) при однократном нагреве составляют до 2,5%. Наряду с окислением происходит также обезуглероживание поверхностного слоя стали вследствие выгорания углерода. Толщина обезуглероженного слоя составляет обычно 0,2-0,5 мм, достигая иногда до 2,0 мм.

При высоких температурах нагрева интенсивно растет зерно, приводя сталь к перегреву. Перегретая сталь имеет более низкие механические свойства. Структуру перегретой стали можно исправить отжигом. Дальнейшее повышение температуры, близкое к температуре плавления, приводит к так называемому пережогу, окончательному браку.

Каждый металл и сплав имеет свой строго определённый температурный интервал горячей обработки давлением. Например, алюминиевый сплав АК4 - 470-350⁰; медный сплав БрАЖМц - 900-750⁰; для стали 45 - 1200-750⁰, а для стали У10 - 1100-850⁰.

В первой части учебного пособия отмечалось, что структурное состояние пластически деформированного металла термодинамически неустойчиво, хотя при комнатной температуре для большинства металлов может сохраняться весьма долго. При нагреве такой металл постепенно восстанавливает свою структуру и переходит снова в устойчивое состояние, проходя стадии возврата, рекристаллизации обработки и собирательной рекристаллизации. Размер зерна зависит от температуры нагрева и степени деформации. С повышением температуры ускоряются диффузионные процессы, что вызывает рост зерна. Малые степени деформации вызывают во время отжига укрупнение зерен. С дальнейшим увеличением степени деформации размер зерна уменьшается.

С температурой рекристаллизации связаны определения горячей и холодной обработки давлением.

Горячей обработкой давлениемназывают пластическую деформацию при температурах, больших температуры рекристаллизации. В этом случае процесс рекристаллизации частично или полностью протекает в процессе обработки.

Холодной обработкой давлениемназывают пластическую деформацию при температурах, меньших температуры рекристаллизации.

В процессе холодной деформации металл наклепывается. Если требуется снизить прочность и восстановить пластичность, металл подвергают рекристаллизационному отжигу -нагреву выше температуры рекристаллизации, которая определяется по формуле:

Т_р =  _* Т_пл,

где Т_р иТ_пл- температура соответственно рекристаллизации и плавления; = 0,4 -для технически чистых металлов и 0,5 - 0,6 -для сплавов (твердых растворов).

Тесты к разделу 6

.1. Что представляет собой металлургическое производство?

.2. В чем заключается физико-химическая сущность производства чугуна?, мартеновского и кислородно-конверторного процессов получения стали?

.3. По какому признаку стали делятся на кипящие, спокойные и полуспокойные?

.4. Что называют флюсом?

.5 Из каких основных этапов состоит переработка железной руды в готовые изделия?, технологический процесс получения отливки?

.6. Что понимают под жидкотекучестью сплава?

.7. Какие существуют основные виды брака отливок и способы их устранения?

.8. Когда и почему в отливках образуются горячие и холодные трещины?

.9. Какую обработку давлением называют горячей?, холодной?

.10. Как устранить перегрев и пережог стали?

.11. Какими способами можно устранить (уменьшить) окалину и обезуглероживание стали при обработке давлением?