Упрочняющие и разупрочняющие процессы горячей обработки металлов

Упрочняющие и разупрочняющие процессы при правильном режиме обработки позволяют не только получать поковки, удовлетворяющие требованиям геометрической формы и размеров, но также улучшать структуру и соответственно свойства металла.

Температурный интервал пластического деформирования ограничивается двумя уровнями температур: верхним, соответствующим началу ковки (штамповки), и нижним, при котором формоизменение заканчивается.

Одними из основных принципов при установлении режимов горячей обработки металлов давлением являются диаграммы состояний сплавов, и в частности железоуглеродистых. На рисунке а) изображена левая часть диаграммы состояния сплавов железо — углерод, отражающая превращения, происходящие в стали в зависимости от концентрации углерода и температуры. Согласно исследованиям к стали относят железоуглеродистые сплавы, содержащие углерод до 2,14 % (по максимальной растворимости углерода в железе при 1147Х). Сплавы, расположенные правее вертикали, проходящей через точку Е (см. рис. а), называют чугунами.

Однородные по строению и свойствам части системы, образуемые компонентами сплава, называют фазами (в сплавах Fe — С основными компонентами являются железо и углерод). К фазам «стальной» части диаграммы относятся: жидкий раствор углерода в железе, твердые растворы (феррит, аустеинт и цементит).

Термической обработкой путем регулирования скорости охлаждения стали получают ряд промежуточных структур между аустенитом и перлитом (мартенсит, троостит, сорбит). Линии диаграммы (см. рис. а), определяемые опытным путем по точкам для стали с различной концентрацией углерода, отражают процессы, протекающие при нагревании и охлаждении.

На диаграмме (см. рис. а) отмечаются также точки А2 , соответствующие температуре магнитных превращений a-железа (линия МО). Наиболее распространенные стали по структуре делятся на три группы:

  1. доэвтектоидная (феррит+перлит, с содержанием углерода менее 0, 8%),
  2. эвтектоидная (перлит, углерод около 0,8%),
  3. заэвтектоидная (перлит+цементит, содержание углерода от 0,8 до 2,14%).

В доэвтектоидной, эвтектоидной и частично заэвтектоидной стали, нагретой до конечной температуры, аустенит находится в однофазном состоянии и обладает достаточной пластичностью, что создает благоприятные условия для деформирования. Сталь с двухфазной структурой менее пластична и деформируется более неравномерно. Все наклонные линии диаграммы отражают изменение содержания углерода в зависимости от температуры. Например, линия SE отражает закономерность изменения концентрации углерода в заэвтектоидной стали: растворимость углерода в аустените увеличивается с повышением температуры от минимального значения 0,8 % при 727°С (точка S1) до 2% (точнее 2,14%) при 1147 °С (точка Е).

На основе диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов определяются пределы (интервал) температур ковки и штамповки. Верхняя температура интервала обычно совпадает с конечной (заданной) температурой нагрева (если пренебречь некоторым падением температуры вследствие остывания металла в течение времени перемещения нагретой заготовки к месту деформирования). Нижняя температура устанавливается, исходя из условия сохранения хорошей ковкости и получения предусмотренной структуры. Ковкость характеризуется показателями пластичности и сопротивления деформированию. Чем выше пластичность и меньше сопротивление деформированию, тем лучше при прочих равных условиях ковкость. Температурный интервал деформирования устанавливается для каждой марки или группы марок стали. Ориентировочно границы температурного интервала ковки (штамповки) Изображены соответственно линиями температур 1300—1050 и 800—750оС (рис. б).

Наряду с термическим режимом на структуру поковки (размер зерна) оказывает большое влияние степень деформации (отношение разности размеров до и после обработки к исходному размеру). Например, при осадке (уменьшении высоты) заготовки с h1 до h2 «средняя» степень деформации ( %) рассчитывается по формуле:

е = h1 – h2 /h1 x 100

11 Июль 2012 Опубликовано в Мастер-класс

Комментирование закрыто.