Для повышения пластичности и уменьшения сопротивления деформированию металлы и сплавы перед обработкой давлением нагревают до определенной температуры. Для каждого металла существует такой температурный интервал (диапазон температур начала и окончания обработки), в котором обеспечиваются оптимальные условия горячей обработки давлением. Нагрев металла сопровождается рядом явлений, которые необходимо учитывать при выборе температуры и режима нагрева.

Окисление металлов. При нагревании стали выше 700 °С происходит интенсивное окисление поверхностного слоя с образованием окалины, состоящей из оксидов железа Fe₂O₃, Fe₃O₄, FeO. С повышением температуры до 1330—1350 °С окалина плавится и железо горит с образованием снопа ярко–голубых искр. Потери металла на окалину (угар) при однократном нагреве в пламенной печи составляют 1,5—2,5 %, при электронагреве 0,4—0,7%. Кроме безвозвратных потерь металла, образование окалины в 1,5—2 раза повышает интенсивность изнашивания деформирующего инструмента, так как твердость ее выше твердости деформируемого металла.

При высоких температурах наряду с окислением железа происходит также обезуглероживание поверхностного слоя стали вследствие выгорания углерода. Толщина обезуглероженного слоя составляет обычно 0,2—0,5 мм, достигая иногда 1,5—2,0 мм.

Для уменьшения окисления металла применяют электронагрев, а также нагрев заготовок в защитной атмосфере.

Перегрев и пережог. При высоких температурах нагрева интенсивно растет зерно. Это явление называется перегревом. Перегретая сталь характеризуется более низкими механическими свойствами – уменьшение относительного удлинения и ударной вязкости составляет около 25%. Структуру перегретой стали в большинстве случаев можно исправить отжигом.

При нагреве стали до температуры, близкой к температуре плавления, происходит интенсивная диффузия в нее кислорода, образование оксидов по границам зерен и расплавление легкоплавких межзёренных прослоек, что приводит к появлению трещин и потере пластичности. Это явление называется пережогом. Оно не устраняется термической обработкой, и пережженный металл приходится отправлять на переплавку.

Температурный интервал горячей обработки давлением. Для максимального повышения пластичности металла температура начала обработки должна быть возможно более высокой, но не вызывающей перегрева и пережога. Температура окончания обработки должна быть выше температуры рекристаллизации и фазовых превращений.

Температурный интервал горячей обработки давлением углеродистых сталей с 0,2–0,7 % углерода 1280–800 °С; с 0,8–1,3 % углерода – 1100–760 °С. Медные сплавы обрабатывают в интервале температур 900–700 °С; дуралюмин – 470–400 °С; титановые сплавы – 1100–900 °С.

Режим нагрева. Нагрев заготовок обычно происходит неравномерно. Вначале нагреваются наружные слои, а затем за счет теплопроводности – сердцевина. При большой разности температур поверхности исердцевины возникают температурные напряжения (снаружи – сжимающие, внутри – растягивающие), которые могут привести к образованию трещин. Опасность их появления больше у легированных и литых сталей,у которых теплопроводность меньше, и она возрастает с увеличениемсечения заготовки. Поэтому заготовки из легированных сталей и заготовки диаметром больше 150 мм нагревают постепенно (методически) в дваэтапа: медленный нагрев и выдержка при 700–800 °С, а затем нагрев донеобходимой температуры с максимально возможной скоростью.

9.8 Содержание отчета:

В отчёте должны быть: цель работы, сущность и схемы процессов обработки металлов давлением, заполненная технологическая карта, виды операций ковки, инструмент, оборудование.

9.6. Контрольные вопросы:

9.6.1. Объясните сущность протяжки.

9.6.2. Объясните сущность осадки.

9.6.3. Объясните сущность прошивки.

9.6.4. Объясните сущность гибки.

9.6.5. Объясните сущность закручивания.