Дефекты при нагреве металла — Ковка металла на заказ в Братске

Дефекты при нагреве металла

Дефекты при нагреве металла

При нагреве заготовок в них могут появиться следующие дефекты:

  • Окалинообразование или угар, обезуглероживание, недогрев, перегрев и пережог металла.
  • Окалинообразование или угар получается в результате образования оксидов железа на поверхности заготовки при ее нагреве. Образование окалины обычно называют угаром металла.

Окалина — это хрупкое и непрочное вещество с содержанием до 30% железа.

Угар стали, в результате образования окалины, может достигать 4 – 5% от массы заготовки за один нагрев в горнах и несколько меньше (до 3%) в нагревательных печах. Если учесть, что при ковке заготовку приходится нагревать несколько раз (иногда до шести), то станет ясно, какое большое количество металла идет в отходы в результате угара металла.

Легированные стали окисляются меньше. Окалина получается тонкой, значит уменьшается угар металла. Однако такая окалина плотно прилегает к металлу и плохо очищается.

Окалинообразование происходит интенсивнее при нагреве металла на сжигаемом топливе со значительным содержанием серы и при избытке воздуха, когда получается светлое короткое прозрачное пламя, называемое Окислительным.

Следует отметить, что окалинообразование происходит не только при нагреве заготовки, но и при переносе ее от нагревательного устройства к месту ковки и даже в процессе ковки. Если заготовка покрылась слоем окалины, то этот слой, как говорят кузнецы, — «шуба», защищает металл от дальнейшего окисления. Если окалина осыпалась, то металл снова окисляется и часто еще быстрее, чем при нагреве.

Для уменьшения потерь металла на окалинообразование или угар необходимо соблюдать следующие условия:

  • По возможности применять малосернистое топливо.
  • Нагревать металл так, чтобы при горении топлива не было избытка воздуха и не получалось окислительного пламени.
  • По возможности уменьшать время нагрева заготовок и выдержки их в зоне нагрева.
  • Транспортировать заготовки от места нагрева до места ковки надо осторожно, не допуская разрушения слоя окалины.
  • С заготовки окалину следует счищать непосредственно перед самой ковкой, на наковальне или нижнем бойке молота.

Обезуглероживание происходит одновременно с окислением железа и выражается в том, что при нагреве стали углерод, содержащийся в ее верхних слоях, выгорает и сталь становится более мягкой. Значит, химический состав стали изменится и не будет соответствовать той марке, из которой должна быть изготовлена деталь. При уменьшении содержания углерода уменьшается прочность и твердость стали, ухудшается способность ее закаливаться. Глубина обезуглероженного слоя может достигать 2 – 4 мм, поэтому обезуглероживание опасно и для мелких поковок, имеющих небольшие припуски и для поковок, которые после механической обработки подвергаются закалке. Низкоуглеродистая сталь может не закалиться.

Процесс обезуглероживания начинается при температуре 800 – 850 С. Интенсивность его зависит от содержания углерода в стали. Чем больше углерода, тем медленнее идет обезуглероживание.

Для крупных заготовок обезуглероживание не опасно, так как в процессе ковки и остывания заготовки углерод перемещается из внутренних слоев к наружным и химический состав стали выравнивается.

Интенсивное обезуглероживание происходит при соприкосновении с заготовкой острого окислительного пламени в виде языков.

При термической обработке ответственных деталей и инструмента обезуглероживание недопустимо. Поэтому в таких случаях нагрев деталей ведут в специальных защитных атмосферах.

Для уменьшения обезуглероживания следует, по возможности, не допускать соприкосновения заготовок с окислительным пламенем.

Недогрев — это такой нагрев металла, при котором заготовка нагрелась неравномерно по сечению или участкам длины. Очевидно, что такую заготовку нельзя вынимать из горна или печи и ковать. Если заготовка с одной стороны имеет белый цвет каления, а с другой еще желтый или красный, то из нее будет затруднительно получить поковку требуемой формы.

Перегрев нельзя обнаружить по внешнему виду нагретой заготовки и даже в процессе ее ковки. Деталь, изготовленная из перегретого металла, быстро ломается, так как перегретый металл имеет крупнозернистую структуру и поэтому не прочен. Сильно перегретая заготовка иногда разрушается уже при ковке — в углах появляются трещины. Для предотвращения перегрева не следует допускать выдержки заготовки в горне или печи при высокой температуре больше, чем рекомендуется расчетами или нормативами.

Перегрев можно устранить, если заготовку охладить и снова нагреть до температуры 800 – 850 С и медленно охладить.

Пережог является опасным дефектом нагрева металла. Явление пережога объясняется следующим образом. При температуре выше 1250 – 1300 С зерна металла становятся очень крупными, а связь между ними настолько ослабевает, что начинает проникать кислород и сталь при действии на нее небольших сил разрушается. Пережженную сталь необходимо отправлять на переплавку.
Пережог можно обнаружить по внешнему виду нагреваемого металла. Поверхность металла при пережоге имеет ослепительно белый искрящийся цвет. При передвижении пережженной заготовки от нее отлетают ярко-белые искры.

Для предупреждения пережога необходимо соблюдать следующее:

  • Не допускать нагрева заготовок острым окислительным пламенем и касания поверхностей заготовок этим пламенем.
  • Следить за цветом каления при нагреве заготовок в горне или печи.
  • Не допускать превышения установленного времени выдержки заготовки при высокой температуре.
  • Трещины и раскалывание поковок являются дефектами нагрева металла. Наиболее часто поковки с такими дефектами получают из легированных и инструментальных сталей вследствие несоблюдения режимов нагрева.

Поперечные трещины образуются из-за быстрого нагрева заготовок для ковки до температуры 800 – 900 С, при этом наружные слои заготовок успевают нагреться до высокой температуры, достаточной для ковки, а середины заготовок остаются еще холодными.

Поверхностные трещины образуются при ковке подстывшего металла, а раскалывание заготовок от ударов свидетельствует о том, что металл пережжен. Поэтому кузнецам следует тщательно соблюдать режимы нагрева и правила ковки металла.

Художественная ковка на заказ 2019 © Кованые изделия высокого качества по доступным ценам! Братск, пр. Индустриальный, 5А, СР «Элегант», корпус 2, этаж 2. Звоните: +7 (3953) 48-46-66 СК
Top