ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Явления, происходящие в металле при нагреве из "Нагревательные устройства кузнечного производства " Для правильного нагрева металла для ковки или штамповки и последующей термической обработки поковок необходимо знать явления, происходящие в металле при нагреве и охлаждении рассмотрим их. [c.146] Изменение строения металла. Сталь имеет кристаллическое строение. Кристаллическое строение вещества обусловливается тем, что его атомы располагаются в определенном порядке, образуя так называемую атомно-кристаллическую пространственную решетку, характерную для каждого металла. Атомы в зависимости от температуры металла могут менять свое расположение в пространственной решетке, что приводит к изменению строения, т. е. к структурным превращениям металла, обусловливающим изменение его свойств. [c.147] Известно, что сталь представляет собой сплав железа с углеродом С, кремнием 81, марганцем Мп, фосфором Р и серой 8. Сталь, имеющая в своем составе только указанные нримеси, называется углеродистой сталью. [c.147] Из всех примесей наибольшее влияние на свойства стали оказывает углерод, содержание которого в стали колеблется от сотых долей процента до 1,7%. Углерод увеличивает прочность стали и уменьшает ее пластичность. Таким образом, чем больше в стали углерода, тем она менее пластична, более тверда, труднее куется, сильнее закаливается и хуже сваривается. [c.147] Свойства различных сортов стали неодинаковы и зависят прежде всего от ее химического состава (содержания примесей) и последующей термической обработки. [c.147] В углеродистой стали имеются две критические точки — верхняя и нижняя нижняя соответствует температуре 720° С температура верхней критической точки зависит от содержания углерода в стали. [c.148] Температура верхней критической точки стали в зависимости от содержания углерода приведена в табл. 25. [c.148] При нагреве стали до нижней критической точки (720° С) атомы железа располагаются в ней, образуя пространственную решетку объемно-центрированного куба (фиг. 81, а). При нагреве стали до верхней критической точки происходит перегруппировка атомов железа с образованием новой пространственной решетки — куба с центрированными гранями (фиг. 81, б). Расположение атомов железа в пространственной решетке оказывает большое влияние на характер размещения содержащихся в стали частичек углерода, что определяет структуру стали. [c.148] При размещении углерода в пространственной решетке железа среди атомов углерод образует с железом твердый раствор. Твердый раствор углерода в альфа-железе называется ферритом, он мягок и пластичен, хорошо проводит тепло. [c.148] Твердый раствор углерода в гамма-железе называется аустенитом, он более тверд, чем феррит, но достаточно пластичен, хорошо деформируется и проводит тепло удельный вес аустенита больше феррита. Углерод может быть химически связан с железом, образуя карбид железа (ГезС), называемый цементитом. Цементит очень хрупок, сообщает стали твердость и плохо проводит тепло. Смесь феррита с цементитом, состоящая из железа и 0,83% углерода, называется перлитом. [c.148] Изменение структуры стали различного состава в зависимости от температуры определяется специальной диаграммой состояния железоуглеродистых сплавов (фиг. 27). [c.148] Удельный вес аустенита больше, а следовательно, удельный объем меньше, чем феррита, поэтому при температурах критических точек происходят изменения объемов. [c.150] Из диаграммы также видно, что с увеличением углерода в стали до О 8% верхняя критическая точка падает от 900 до 723° С, т. е. у стали с содержанием углерода 0,8% совпадают нижняя и верхняя критические точки. Чистое железо имеет верхнюю критическую точку при 900° С. С увеличением содержания углерода выше 0,8% температура верхней критической точки опять резко повышается. [c.150] Теплопроводность. Тепло, передаваемое поверхности нагреваемого металла от пламени и стенок печи, распространяется (усваивается) внутри металла не мгновенно, ас определенной скоростью, зависящей от его температуропроводности, температуры, размеров и формы заготовок (слитков). При этом количество тепла, воспринимаемое металлом, будет тем больше, чем больше отношение нагреваемой поверхности заготовки к ее объему и чем больше разность температур печи и поверхности заготовок. [c.150] Телшературопроводность обусловливает скорость распространения тепла внутри металла во времени при нагреве и охлаждении. Металлы с большей температуропроводностью при прочих равных условиях нагреваются быстрее. [c.150] Стали малолегированные и легированные имеют обычно уменьшающуюся, неизменяющуюся или незначительно увеличивающуюся теплопроводность до температуры 800—900° С при дальнейшем повышении температуры теплопроводность у этих сталей остается постоянной. [c.152] Т еплоемкость. Теплоемкость стали мало зависит от ее состава (например, для стали с содержанием углерода меньше 0,1% теплоемкость 0,11, а для стали с содержанием углерода 1,5%— теплоемкость 0,107), главным образом она зависит от температуры. Наибольшего значения у стали она достигает в области структурных превращений, так как переход из состояния альфа-железа в гамма-железо требует затраты тепла, и поэтому происходит изменение теплоемкости. [c.152] Теплоемкости стали С и теплосодержания Q в зависимости от изменения температур приведены в табл. 26. [c.152] Вернуться к основной статье