Архив за 07 Окт 2008

НАГРЕВ МЕТАЛЛА ПРИ ОБРАБОТКЕ ДАВЛЕНИЕМ

Нагрев заготовок производится с целью уменьшения сопротивления деформированию. При горячей деформации сопротивление деформированию примерно в 10 раз меньше, чем при холодной. Это позволяет готовляемых изделии. Для каждого металла и сплава температура горячей обработки имеет свои верхний и нижний пределы, образующие область нагрева, называемую температурным интервалом обработки. На рис. 25 показана область нагрева углеродистой стали для горячей обработки давлением в зависимости от содержания углерода. Ее верхние пределы лежат на 100—150°С ниже температуры начала пллвления (т. е. линии солидуса). Нижние пределы—на 60—75°С выше температур превращения перлита и цементита в аустенит (т. е. линии перлитных превращений). Выше линии верхних температурных пределов находится зона пережога, ниже линии нижних температурных пределов — зона упрочнения (наклепа). Пережженный металл годен только на переплавку. Зона перегрева является зоной наиболее интенсивного роста зерна и дает крупно- зернистую структуру металла, непрочную и хрупкую, которая может быть исправлена последующим отжигом на мелкое зерно. Обработка металлов давлением при температурах зоны наклепа дает напряженный и хрупкий (наклепанный) металл и может привести к разрушению его. Наклеп можно устранить последующей термообработкой (отжигом). Температуры зоны горячей обработки значительно превышают температуру рекристаллизации, и поэтому получаемый от механического воздействия наклеп немедленно уничтожается вследствие рекристаллизации и образования новых зерен. При правильно проведенном режиме горячей обработки давлением зерна металла получаются тем мельче, чем ближе температура конца обработки к нижнему пределу. В процессе горячей обработки давлением происходит образование мелких зерен, уменьшаются или уничтожаются пороки литого металла (например, газовые раковины, пустоты с неокисленными поверхностями завариваются), кристаллы стали вытягиваются и ориентируются в направлении течения металла, создается волокнистая макроструктура, вследствие чего механические свойства стали вдоль волокон становятся выше, чем поперек волокон. Это свойство используют при изготовлении деталей; заготовку деформируют так, чтобы направление возникающих в детали максимальных растягивающих напряжений чсов-падало с направлением волокон, причем волокна должны огибать контур изделий и не должны пересекать их. Нагрев заготовок в печи начинается с их поверхности, в дальнейшем тепло проникает внутрь заготовок за счет их теплопроводности. Для нагрева используются различные нагревательные устройства. Нагрев металла для горячей обработки производится в пламенных и электрических печах, с помощьй контактных и индукционных нагревателей. По распределению температуры в рабочем пространстве пламенных печей они делятся на камерные и методические. Ё камерных печах температура одинакова на всем рабочем пространстве. В методических печах нагрев заготовок осуществляется постепенно, по заданному режиму. В про1 катном производстве для нагрева слитков применяются также колодцевые печи со съемным или сдвигаемым сводом. Электрические печи для безокислительного нагрева металлов бывают также камерные и методические. Контактные электронагреватели применяются для нагрева током большой силы (при малом напряжении), проходящим через нагреваемую заготовку, которая в данном случае служит сопротивлением. Заготовка нагревается очень быстро, что обеспечивает высокую производительность и небольшую потерю тепла (к. п. д. установки 70—80%). Индукционный нагрев производится с помощью индукционного электронагревателя, состоящего из закрытого общим кожухом индуктора, в котором нагреваются заготовки, и монтируемой под ним батареи конденсаторов. Помещенный внутри индуктора металл нагревается под действием магнитного гистерезиса и возбуждаемых в нем вихревых токов. Высокий к. п. д. (60—70%) индукционного нагревателя достигается подбором тока соответствующей частоты. По сравнению с нагревом заготовок в других печах или индукционном нагреве резко сокращается (в 15 — 20 раз) время (при подборе соответствующих частот стальная заготовка диаметром 40 мм нагревается до ковочной температуры за 30—35 с), слой окалины уменьшается в 4—5 раз, обезуглероженный слой практически отсутствует, уменьшается угар металла, улучшаются условия труда (отсутствие облучения от нагревательных печей, бесшумность нагрева и др.). При контактном и и

Теги: , , , ,

ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

Поверхностное упрочнение методом пластического деформирования — прогрессивный технологический процесс, приводящий к изменению свойств поверхности металлического изделия. При этом методе пластически деформируют только поверхность. Деформирование осуществляют либо обкаткой роликами, либо обдувкой дробью. Чаще применяют обдувку дробью, при которой поверхность подвергается ударам быстролетящих круглых дробинок размером 0,2—1,5 мм, изготовленных из стали или белого чугуна. Обработку выполняют в специальных дробеметах. Удары дробинок приводят к пластической деформации и наклепу в микрообъемах поверхностного слоя. В результате дробеструйной обработки образуется наклепанный слой глубиной 0,2 — 0,4 мм. Кроме того, за счет увеличения объема наклепанного слоя на поверхности изделия появляются остаточные напряжения сжатия, что сильно повышает усталостную прочность. Например, срок службы витых пружин автомобиля, работающих в условиях, вызывающих усталость, повышается в 50—60 раз, коленчатых валов —в 25—30 раз. Дробеструйная обработка, так же как и обкатка роликами, является конечной технологической операцией, перед которой изделия проходят механическую и термическую обработку.

Теги: , , , ,

ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ ЖЕЛЕЗО—УГЛЕРОД

В диаграмме состояния железо—углерод (цементит) рассматриваются процессы кристаллизации, протекающие в железоуглеродистых сплавах (стали и белом чугуне), и превращения в их структурах, полученные при медленном охлаждении от расплавленного состояния до комнатной температуры (рис. 10). По вертикали откладывают температуру, по горизонтали — концентрацию углерода от 0 до 6,67% (более 6,67% углерода в железе не растворяется). Сплавы, содержащие углерода до 2,14%,—это сталь, а от 2,14 до 6,67% — чугун. Кристаллизация всех железоуглеродистых сплавов начинается при температурах, лежащих на линии АСБ (ликвидус). По линии АС кристаллизуется аустенит А, по линии СО — цементит первичный Ц1. Линия АЕСР является солидусом, ниже этой линии все сплавы железа с углеродом находятся в твердом состоянии. После затвердевания в железоуглеродистых сплавах образуются различные структуры. В чугуне образуется механическая смесь кристаллов аустенита и цементита Ц1. Чугун, содержащий 4,3% углерода, кристаллизуется при одной температуре 1147° С. Его структура представляет равномерную механическую смесь аустенита и цементита Ц1. Такой чугун называется эвтектическим или ледебуритным Л. Чугуны, содержащие менее 4,3% углерода, называются доэвтек-тическими, их кристаллизация начинается при температурах, лежащих на линии АС, с выделением аустенита, и кончается при температурах, лежащих на линии ЕР, при этом образуются структуры Л + А -+* 4- ЦП. ЦП при понижении температуры выделяется из аустенита. При дальнейшем понижении температуры из аустенита продолжает выделяться цементит ЦП и, когда его остается 0,8%, при температуре 727° С аустенит переходит в перлит П. Таким образом, в до-эвтектических чугунах при полном медленном охлаждении образуются структуры Л + П + ЦП. Чугуны, содержащие более 4,3% углерода, называются заэвтектическими. Их кристаллизация начинается на линии СО с выделением цементита первичного и заканчивается на линии СР. При полном медленном охлаждении в заэвтектических чугунах образуется структура Л + ЦР Следует отметить, что в составе ледебурита при температуре ниже 727° С аустенит переходит в перлит. В практике большое значение имеют доэвтектические чугуны. Они служат для получения ковкого чугуна, о котором будет коротко рассказано ниже. Главную роль в процессах термической обработки стали играют структурные превращения. В результате затвердевания в стали образуется аустенит. При понижении температуры аустенит претерпевает вторичную кристаллизацию, связанную с изменением формы кристаллической решетки и растворимостью углерода, т. е. с выделением из аустенита феррита и цементита вторичного. В точке 5, соответствующей содержанию углерода 0,8%, при 727° С аустенит распадается и образуется равномерная смесь феррита с цементитом — перлит П. Эта сталь называется эвтектоидной. Сталь, содержащая менее 0,8% углерода, называется доэвтек-тоидной, а более 0,8% — заэвтектоидной. Распад аустенита в доэвтектоидной стали начинается при температурах, лежащих на линии 0′5, с выделением феррита Ф. При дальнейшем понижении температуры концентрация углерода в оставшемся аустените возрастает, и когда она достигает 0,8%, при 727° С аустенит переходит в перлит. Таким образом, в доэвтектоидной стали при полном медленном охлаждении получают структуры Л + Ф. В заэвтектоидной стали начало распада аустенита идет по линии 55 с выделением ЦП. Когда остается 0,8% углерода, он при 727° С переходит в перлит. Таким образом, в заэвтектоидной стали при полном медленном охлаждении получаются структуры П -ь» 4- ЦП. Линия 08Е называется линией верхних критических точек или линией начала распада аустенита (при охлаждении). Эта линия на диаграмме обозна-, чается Лез при нагревании и Ан при охлаждении. Линия (727° С) называется линией нижних кри- тических точек, линией конца распада аустенита при охлаждении или линией перлитных превращений. На диаграмме она обозначается Ас\ при нагреве и Аг% при охлаждении. Диаграмма железо—углерод имеет важное практическое значение, так как на превращениях в структурах стали и чугуна основана термическая обработка, а термическая обработка изменяет и улучшает свойства сплавов. Подробно диаграмма железо—углерод рассматривается в гл. 4 (рис. 18).

Теги: , , , , , , ,