Особенности ковки инструментальных сталей

Подробности

Опубликовано 11.11.2013 09:19

Просмотров: 6466

На заводы металлообрабатывающей промышленности поступает, как правило катанная на разные профили инструментальная сталь. Чтобы получить заданные свойства стали после термической обработки, заготовки необходимо правильно проковать.

Хотя теплопроводность инструментальных сталей ниже теплопроводности конструкционной малоуглеродистой, однако нагрев заготовок инструментальной стали под ковку, за небольшим исключением, можно производить с любой скоростью (в том числе и ТВЧ), не опасаясь возникновения трещин. Для быстрого нагрева заготовки загружают в печь предварительно нагретую до требуемой температуры или даже немного выше ее. В последнем случае следует следить за тем, чтобы температура заготовки не достигала температуры печи, и заранее выгружать ее для ковки. Не рекомендуется загружать заготовки в печь навалом, так как это приводит к неравномерному нагреву партии лежащих сверху заготовок. Не следует нагревать печь значительно выше требуемой температуры. Такой нагрев хотя и увеличивает производительность печи, но часто приводит к перегреву и даже пережогу металла, так как точно определить температуру заготовки затруднительно. Во всех случаях нагрев должен быть равномерным, без резких перегревов какой-либо части поковки. Время нагрева при загрузке холодных заготовок в нагретую до 1200°С печь не навалом примерно равно 0,25—0,3 мин на один миллиметр сечения.

Медленный нагрев под ковку применяют для быстрорежущих, высоко-хромистых сталей и строительной арматуры сечением более 50 мм; для всех других инструментальных сталей сечением более 160 мм, а также для сталей, находящихся в неотоженном состоянии.

Медленный, постепенный нагрев заготовок лучше всего производить одним из трех способов: в толкательных или других печах непрерывного действия; в двух печах, из которых одна имеет температуру 650—800° С для подогрева заготовки, а другая—требуемую температуру ковки путем загрузки заготовок в печь с температурой 650—800° С, полного прогрева их и последующего нагрева с печью до требуемой температуры.

В зимнее время заготовки из инструментальных сталей, завезенные с улицы, перед загрузкой в печь следует выдержать в цехе до тех пор, пока они прогреются до температуры помещения, так как могут появиться трещины даже в заготовках малых размеров.

Если есть всего одна или две печи и нет возможности снижать температуру печи для медленного нагрева заготовок, загружать их следует в зону самого малого нагрева — обычно возле дверки,— а затем постепенно проталкивать в зону с высокой температурой нагрева. В мастерских, имеющих только кузнечные горны, нагрев заготовок быстрорежущих сталей до 700—800° С производят при малом дутье, значительно увеличивая его после полного прогрева заготовки. Необходимо следить за тем, чтобы заготовка прогревалась одинаково по всему сечению, своевременно кантовать ее и обеспечивать достаточную выдержку при температуре ковки, особенно для заготовок крупных сечений.

Круглые заготовки, лежащие рядом одна возле другой, нагреваются в два раза медленнее, а лежащие на расстоянии половины диаметра — в полтора раза медленнее, чем при одиночном нагреве. Для заготовок прямоугольного сечения разница во времени нагрева еще большая.

Применяемые интервалы ковочных температур обеспечивают наилучшую пластичность стали. Повышать температуру нагрева для компенсации потерь тепла при выгрузке из печи заготовки и доставке ее к молоту нельзя, так как может произойти перегрев или пережог. Верхний предел температур ковки принимается обычно на 100—200° С ниже температуры плавления данной марки стали. Он зависит от химического состава и величины зерна стали.

Нижним пределом ковочного интервала следует считать температуру окончания ковки, при которой ковка имеет наиболее равноосную мелкозернистую структуру и в ней отсутствует наклеп. Нижний предел ковочных температур для сталей принимают ниже верхней критической точки. В случае окончания ковки при более высокой температуре карбиды располагаются по границам зерен и образуют так называемую карбидную сетку, ослабляющую связь между зернами и приводящую к повышенной хрупкости стали. Цементитную сетку трудно устранить термической обработкой. Повышенная температура окончания ковки быстрорежущей стали при неэнергичных ударах приводит к резкому росту зерна — образованию «нафталинистого» излома, понижающего стойкость инструмента. «Нафталинистый» излом не устраняется термической обработкой. В настоящее время разрабатываются способы устранения этого порока путем термической обработки.

Нецелесообразно понижать температуру ковки ниже критической точки АГз> так как при этом уменьшается пластичность стали, появляется наклеп и образуются трещины. Температуру окончания ковки в интервале Асп — АГг лучше всего подбирать для каждой марки стали, ориентируясь по ее поведению при ковке.

Нижний предел ковочных температур доэвтектоидных сталей принимают на 30—50° С выше критической точки. Более высокая температура приводит к росту зерна и ухудшению механических свойств, а более низкая — к появлению наклепа, трещин и строчечной структуры.

Для получения наиболее благоприятной структуры и наилучших механических свойств рекомендуется проковывать инструментальную сталь со всех сторон. Особенно это важно для высоколегированных и быстрорежущих сталей сечением более 50 мм, в которых в результате ковки с большой степенью укова карбиды становятся мелкими и равномерно распределяются по всему сечению поковки.

Ковку инструментальных сталей, и, в первую очередь, наиболее твердых (быстрорежущих и др.), нагретых до верхнего интервала ковочных температур, рекомендуется начинать частыми несильными ударами. По мере охлаждения заготовки силу ударов необходимо увеличивать, не уменьшая их частоты. Такой режим ковки обеспечит сквозную деформацию заготовки и медленное остывание ее в процессе кошен. Слабые удары в конце ковки могут вызвать появление трещин. В то же время надо следить, чтобы от сильных ударов сталь не перегревалась. Необходимо также следить за температурой ковки и регулировать ее. Если заготовку, нагретую до верхнего интервала температур, подвергнуть сильным и частым ударам, то она нагреется выше допустимой температуры, перегреется и может расколоться.

При протяжке быстрорежущих и других сталей нельзя допускать больших подач заготовки за один удар молота. При больших подачах металл не протягивается, а уширяется, что приводит к образованию внутренних трещин.

Протяжка арматуры а3 особенно малых размеров, должна производиться с кантовкой через один-два удара. Перед нагревом под ковку заготовки необходимо тщательно осмотреть и вырубить имеющиеся мелкие трещины. Нагретые заготовки также следует внимательно осмотреть и вырубить обнаруженные трещины. Перед подачей на молот с заготовки следует сбить окалину, иначе она будет вмята в металл, что приведет к образованию дефектов на его поверхности и помешает продаже арматуры. Образующиеся при переходах ковки острые углы застывают в первую очередь и при дальнейших ударах в этих местах образуются трещины. Не следует допускать появления острых углов, а появившиеся нужно тут же осаживать.