14. Технологические и эксплуатационные свойства
Технологические свойства характеризуют способность металлов подвергаться обработке в холодном и горячем состояниях. Обрабатываемость резанием — одно из важнейших технологических свойств, потому что подавляющее большинство заготовок, а также деталей сварных узлов и конструкций подвергается механической обработке. Одни металлы обрабатываются хорошо до получения чистой и гладкой поверхности, другие же, имеющие высокую твердость, плохо. Улучшить обрабатываемость, например, стали можно термической обработкой, понижая или повышая ее твердость. Свариваемость — способность металлов образовывать сварное соединение, свойства которого близки к свойствам основного металла. Ее определяют пробой сваренного образца на загиб или растяжение. Ковкость — способность металла обрабатываться давлением в холодном или горячем состоянии без признаков разрушения. Ее определяют кузнечной пробой на осадку до заданной степени деформации.
Литейные свойства металлов характеризуют способность их образовывать отливки без трещин, раковин и других дефектов. Жидкотекучесть — способность расплавленного металла хорошо заполнять полость литейной формы.
Усадка при кристаллизации — это уменьшение объема металла при переходе из жидкого состояния в твердое; является причиной образования усадочных раковин и усадочной пористости в слитках и отливках. Ликвация — неоднородность химического состава сплавов, возникающая при их кристаллизации. Обусловлена тем, что сплавы в отличие от чистых металлов кристаллизуются не при одной температуре, а в интервале температур.
Эксплуатационные свойства. Эти свойства определяют в зависимости от условий работы машины специальными испытаниями. Износостойкость — свойство материала оказывать сопротивление износу, т.е. постепенному изменению размеров и формы тела вследствие разрушения поверхностного слоя изделия при трении. Также к эксплуатационным свойствам относят: хладостойкость, жаропрочность, антифрикционность и др.
15. Нагрев металлов при обработке давлением
Нагрев заготовок производится с целью уменьшить сопротивление деформированию. Для каждого металла и сплава температура горячей обработки имеет свои верхние и нижние пределы, образующие область нагрева, называемую температурным интервалом обработки.
На рисунке показана область 3 нагрева углеродистой стали для горячей обработки давлением в зависимости от содержания углерода. Ее верхние пределы 2 лежат на 100 — 150 оС ниже температуры начала плавления (т.е. линии солидуса), нижние пределы — на 60—75 оС выше температур превращения перлита и цементита в аустенит. Выше линии верхних температурных пределов находится зона 1 пережога, ниже линии нижних температурных пределов — зона 4 упрочнения (наклепа). Зона перегрева является зоной интенсивного роста зерен и дает крупнозернистую структуру металла, непрочную и хрупкую, которая может быть исправлена отжигом. Обработка при температурах зоны наклепа дает напряженный и хрупкий металл и может привести к его разрушению. Наклеп можно устранить последующим отжигом.
В процессе горячей обработки создается волокнистая макроструктура сплава, механические свойства стали вдоль волокон становятся выше, чем поперек волокон. Это свойство используют при изготовлении деталей: заготовку деформируют так, чтобы направление возникающих в детали напряжений растяжения совпадало с направлением волокон, и волокна должны огибать контур изделий и не должны пересекать их.
Для нагрева используются различные нагревательные устройства: пламенные и электрические печи, с помощью контактных и индукционных нагревателей. По распределению температуры в рабочем пространстве пламенных печей они делятся на камерные и методические. В камерных печах температура одинакова на всем рабочем пространстве. В методических печах нагрев заготовок осуществляется постепенно, по заданному режиму. В прокатном производстве применяют также колодцевые печи со съемным или сдвигаемым сводом.
Электрические печи для безокислительного нагрева металлов бывают также камерными и методическими. Контактные электронагреватели применяют для нагрева током большой силы, проходящим через нагреваемую заготовку.
