Файл: Несенчук А.П. Пламенные печи для нагрева и термообработки металла учеб. пособие.pdf

10

лоты на нагрев 1 кг малоуглеродистой стали, в этом случае ощутима экономия на ремонте технологического оборудования.

Температура, при которой происходит термическая и химико­ термическая обработка, выбирается в зависимости от марки стали и вида тепловой обработки в соответствии со справочными данны­ ми [4]—[6]. В качестве примера можно отметить, что при нагреве металла под все виды закалки температура операции рассчиты­ вается по выражению

где tAc3 — температура верхней критической точки (табл. 1.5).

Известно, что нагрев стали до температуры выше критической точки Іа сз сопряжен с ростом зерна. При этом величина зерна на­

ходится в прямой зависимости от температуры и длительности пре­ бывания металла в печи. Может наступить такой момент, когда

И

Т а б л . 1.5. Температура t Л С ЗИ *Ас\ для некоторых сталей [4]—[6]

12

вследствие чрезмерного роста зерен связь между ними ослабевает и механические свойства стали в значительной степени ухудшаются. Наступает так называемый перегрев стали. Механическая обработка перегретого металла (ковка, штамповка, прокатка) по причине его пониженной прочности сопровождается образованием трещин. Пере­ грев металла, как правило, устраняется нормальным отжигом Отжп, представляющим собой нагрев металла до температуры ^асз +

+ (20—30)° С с последующим медленным охлаждением. Дальнейшее увеличение температуры либо длительности нагре­

ва металла приводит к его пережогу. Пережженный металл не мо­ жет быть восстановлен и считается браком. Явление пережога на­ ряду с повышением температуры и передержки металла в печи зависит от атмосферы в зоне рабочего пространства. Наиболее вероятен пережог в окислительной атмосфере и у сталей с большим содержанием углерода. Чем выше его содержание, тем при более низкой температуре поверхности наступает пережог. Заметим, что при температурах ниже 1250° С нагрев металла пережогом не сопро­ вождается. Пережог может наблюдаться и в восстановительной атмосфере, но при более высоких температурах металла. В этом случае он может произойти при 1320—1350° С (малоуглеродистая сталь).

Отмеченные явления перегрева (когда для исправления дефек­ та требуется включать в технологический цикл производства допол­ нительный переход — отжиг) и пережога (металл идет в брак) указывают на исключительную важность правильного выбора тем­ пературы операции тепловой обработки.

1.2. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

При нагревании массивных заготовок или изделий (В і> В іКр) в результате неравномерного прогрева сечения (при нагреве темпе­ ратура центра сильно отличается от температуры на поверхности металла) в них возникают температурные напряжения. Возникаю­ щие напряжения будут максимальны в начальный период нагрева, когда наблюдается наибольшая неравномерность прогрева средины

иповерхности металла, что соответствует интервалу температур 0—500° С. Возникающие напряжения могут носить остаточный ха­ рактер и быть крайне нежелательными. Поэтому наряду с всесто­ ронне обоснованным выбором температуры нагрева металла (тем­ пература операции тепловой обработки) составлению технологии тепловой обработки стали (ковка, штамповка, прокатка или терми­ ческая обработка) должен предшествовать анализ напряжений, возникающих в контрольном сечении на начальном этапе нагрева, а также оценка допускаемого перепада температур на поверхности

ив центре сечения заготовки или изделия. В ряде случаев при до­

статочно интенсивном нагреве (с большими скоростями нагрева) в сечении металла возникают напряжения, превосходящие предел упругости. Такой металл после охлаждения имеет остаточные на­ пряжения. В наиболее неблагоприятных случаях появляются дефек­

13