Холодная и горячая деформация

В зависимости от температурно-скоростных условий при деформировании могут происходить два противоположных процесса: упрочнение, вызываемое деформацией, и разупрочнение, обусловленное рекристаллизацией. В соответствии с этим различают холодную и горячую деформацию. Холодное деформирование производится при температурах ниже температуры рекристаллизации и сопровождается наклепом. Горячее деформирование протекает при температурах выше температуры рекристаллизации. При горячей деформации также происходит упрочнение металла, но оно полностью снимается в процессе рекристаллизации, что повышает пластичность, а сопротивление деформации в 10 раз меньше, чем при хол. деформации.

Если слиток загрязнен неметаллическими включениями, обычно располагающимися по границам кристаллитов, то в результате ОМД неметаллические включения вытягиваются в виде волокон по направлению течения металла. Эти волокна выявляются травлением и видны невооруженным глазом в форме так называемой волокнистой макроструктуры (рис.1 в, г). Полученная в результате обработки давлением литого металла волокнистая структура не может быть изменена ни термической обработкой, ни последующей обработкой давлением.

Волокнистость оказывает влияние на механические характеристики, вызывает их анизотропию. В поперечном направлении ударная вязкость на 50…70 %, относительное сужение  на 40 %, относительное удлинение  на 20 % меньше, чем вдоль волокон. Поэтому в деформированных заготовках нужно создать такое расположение волокон, чтобы наибольшие растягивающие напряжения действовали вдоль, а перерезывающие усилия  поперек волокон.

Нагрев металлов перед омд, температура и режим нагрева

Для повышения пластичности и уменьшения сопротивления деформированию металлы и сплавы перед ОМД нагревают до определенной температуры, рис.4. При нагреве металла возможен ряд дефектов, которые необходимо учитывать при выборе температуры и режима нагрева.

О кисление металлов. При нагревании стали выше 700 С происходит интенсивное окисление поверхностного слоя с образованием окалины, состоящей из оксидов железа Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO. Потери металла на окалину (угар) при однократном нагреве в пламенной печи составляют 1,5…2,5 %, при электронагреве  0,4…0,7 %. Кроме этого, образование окалины в 2 раза повышает интенсивность износа деформирующего инструмента, так как твердость ее выше твердости деформируемого металла.

При высоких температурах происходит также обезуглероживание поверхностного слоя стали из-за выгорания углерода. Толщина обезуглероженного слоя составляет обычно 0,2…0,5 мм, достигая иногда 1,5…2,0 мм. Для уменьшения окисления металла применяют электронагрев и нагрев в защитной атмосфере.

Перегрев. При высоких температурах нагрева сильно растет зерно. Это явление называется перегревом и ведет к уменьшению пластичности и ударной вязкости. Структуру перегретой стали можно исправить отжигом.

Пережог. При нагреве стали до температуры, близкой к температуре плавления, происходит интенсивная диффузия в нее кислорода, образование оксидов по границам зерен, что приводит к появлению трещин и потери пластичности. Такое явление называется пережогом. Оно не устраняется термической обработкой, и пережженный металл приходится отправлять на переплавку.

Температурный интервал горячей обработки давлением. Для максимального повышения пластичности металла температура начала обработки должна быть высокой, но не вызывающей перегрева и пережога. Температура окончания обработки должна быть выше температуры рекристаллизации.

* Начальную температуру Т_н выбирают по формуле Т_н = 0,85  0,95 Т_пл

* Конечную температуру деформации определяют по формуле Т_к = 0,7 Т_пл

Режим нагрева. Нагрев заготовок происходит неравномерно. Вначале нагреваются наружные слои, а затем за счет теплопроводности  сердцевина. При большой разности температур поверхности и сердцевины возникают температурные напряжения, которые могут привести к образованию трещин. Опасность появления трещин больше у легированных и литых сталей, (теплопроводность меньше), и она возрастает с увеличением размеров заготовки. Поэтому заготовки из легированных сталей и заготовки диаметром больше 150 мм нагревают постепенно (методически), в два этапа: медленный нагрев и выдержка при 700…800 С, а затем нагрев до необходимой температуры.

Продолжительность(скорость)нагрева связана с размером заготовки. Чем больше сечение, тем большее время требуется на нагрев. Кроме того, крупные заготовки требуют ступенчатого нагрева. Форма заготовки также оказывает влияние на продолжительность нагрева. При равных объемах круглая заготовка нагревается быстрее квадратной или прямоугольной, так как поверхность, воспринимающая тепло, у нее больше.

Влияние способа укладки заготовок при определении продолжительности нагрева учитывают поправочным коэффициентом  (рис.5). Нагреву одной круглой заготовки соответствует коэффициент  = 1. Круглые заготовки, уложенные плотно друг к другу, требуют в два раза большего времени нагрева ( = 2), тесно уложенные квадратные заготовки нагреваются в четыре раза медленнее ( = 4).