Металлические слитки
Заготовками в кузнечно-штамповочном производстве служат слитки, прокат различных профилей (чаще круглого и квадратного) и прессованные прутки. Для изготовления крупных поковок на гидравлических прессах и ковочных молотах используют слитки, а также профили проката большого сечения. Для объемной штамповки и ручной ковки заготовками являются профили проката и прессованные прутки средних и небольших размеров.
Слитки получают на металлургических заводах заливкой жидкого металла в металлические формы, называемые изложницами. Кузнечные слитки отливают массой до 500 т. По высоте слитки имеют форму усеченной пирамиды с расширяющимся кверху сечением (рис. 3.1, а) и отношением высоты к среднему поперечному размеру от 2 до 3.Слитки небольшой массы имеют круглое или квадратное, а более крупные - многогранное (шести-, восьми- и двенадцатигранное) поперечное сечение. Во избежание появления трещин при охлаждении или нагревании слитка перед обработкой давлением его грани делают вогнутыми.
Рис. 3.1. Внешний вид (с) и строение (б) слитка: 1 - зона мелких зерен, 2 - зона вытянутых зерен, 3 - центральная зона крупных зерен, 4 - усадочная рыхлость, 5 - усадочная раковина; I -зона усадочной раковины, II - средняя часть слитка, III - донная часть слитка
Слитки имеют сложное строение, и чем больше их масса, тем в большей степени они неоднородны по строению и содержат больше дефектов. Объясняется это тем, что после заливки изложницы различные части слитка затвердевают неодновременно.
Вследствие наибольшей скорости охлаждения на поверхности слитка сразу после заливки жидкого металла образуется тонкий плотный мелкозернистый слой - зона 1 (рис. 3.1, б). Затем охлаждение замедляется, теплота отводится в направлении стенок изложницы и образуется зона 2, состоящая из вытянутых и перпендикулярных поверхности слитка зерен - дендритов. Центральная зона 3 состоит из произвольно ориентированных крупных дендритов, так как отвод теплоты в этой зоне замедлен и примерно одинаков во всех направлениях. По границам дендритов скапливаются неметаллические включения и вредные примеси - сера и фосфор. Механические свойства этой зоны самые низкие.
В верхней части слитка располагаются зоны усадочной рыхлости и усадочной раковины 5. Эти зоны образуются вследствие объемной усадки металла в процессе кристаллизации. Зона I усадочной раковины и донная часть III слитка удаляются в процессе ковки и отправляются на переплавку. Для изготовления поковки используют только среднюю часть II слитка (’’тело”), которая составляет 60 ... 80 % его общей массы.
