Изменения в поверхностных слоях заготовок при нагреве

 

С повышением температуры активность взаимодействия металлов с атмосферой печи увеличивается. При нагреве сталей на поверхности заготовки образуется слой оксидов железа (FeO, Fe2O3, Fe3O4), называемый также окалиной. Толщина слоя окалины зависит от температуры и времени нагрева, расположения заготовок в печи, состава печных газов и химического состава сплава. Наиболее интенсивно стали окисляются при температуре выше 900 ° С. Так, при увеличении температуры заготовки с 900 до 1000 ° С скорость окисления увеличивается в 2 раза, а до 1200°С - в 5 раз.

Образование окалины

Образование окалины ведет к потерям металла, увеличению припусков на механическую обработку, снижению производительности труда. Кроме того, окалина, являясь твердым веществом, снижает стойкость инструмента при обработке давлением и резанием.

Нагрев углеродистых сталей сопровождается образованием рыхлого слоя окалины, который легко удаляется, но не предохраняет металл от дальнейшего окисления. У сталей, легированных хромом, кремнием, вольфрамом, никелем, слой окалины имеет малую толщину, плотное строение, не растрескивается и является защитой от дальнейшего окисления. Хромоникелевая сталь, содержащая 15 ... 20 % никеля, практически не окисляется и называется поэтому жароупорной. При нагреве углеродистых сталей происходит также выгорание углерода с поверхностного слоя на глубину до 2 мм. Уменьшение содержания углерода, называемое обезуглероживанием, ведет к снижению прочности и твердости стали и ухудшению закаливаемости детали. Обезуглероживание особенно вредно для поковок небольших размеров, имеющих малые припуски на механическую обработку и подвергаемых последующей закалке. Для крупных поковок обезуглероживание менее опасно, поскольку в процессе ковки и охлаждения углерод из внутренних слоев заготовки диффундирует в наружные и химический состав сплава выравнивается.

Уменьшение образования окалины

Для уменьшения окалинообразования и обезуглероживания применяют нагрев в защитной атмосфере (специальные сплавы нагревают и обрабатывают в вакууме), скоростной нагрев, различные покрытия и обмазки, наносимые на заготовки перед нагревом. Обмазки не только защищают металл от окалинообразования, обезуглероживания и насыщения газами, но и, являясь смазками, снижают усилие деформирования и нагрев деформирующего инструмента, а также облегчают пластическое течение металла при обработке давлением.

Однако полностью защитить металл от окисления в производственных условиях не удается, поэтому применяют различные способы удаления окалины с нагретых заготовок перед штамповкой - с помощью разнообразных скребков, щеточных приспособлений, окалиноломателей, а также гидроочистки за счет кратковременного воздействия струй воды высокого давления на поверхность заготовки.

Похожие материалы