Особливості кування інструментальних сталей
Main Menu
Особливості кування інструментальних сталей
На заводи металообробної промисловості надходить, як правило, катана на різні профілі інструментальна сталь. Щоб отримати задані властивості сталі після термічної обробки, необхідно правильно прокувати заготовки.
Хоча теплопровідність інструментальних сталей нижча за теплопровідність конструкційної маловуглецевої, проте нагрівання заготовок інструментальної сталі під кування, за невеликим винятком, можна виробляти з будь-якою швидкістю (у тому числі і ТВЧ), не побоюючись виникнення тріщин. Для швидкого нагрівання заготовки завантажують у піч попередньо нагріту до необхідної температури або навіть трохи вище за неї. В останньому випадку слід стежити, щоб температура заготовки не досягала температури печі, і заздалегідь вивантажувати її для кування. Не рекомендується завантажувати заготовки в піч навалом, оскільки це призводить до нерівномірного нагрівання партії заготовок, що лежать зверху. Не слід нагрівати піч значно вище за потрібну температуру. Такий нагрів хоч і збільшує продуктивність печі, але часто призводить до перегріву і навіть перепалу металу, оскільки точно визначити температуру заготовки важко. У всіх випадках нагрівання має бути рівномірним, без різких перегрівів будь-якої частини поковки. Час нагріву при завантаженні холодних заготовок у нагріту до 1200 ° С піч не навалом приблизно дорівнює 0,25-0,3 хв на один міліметр перерізу.
Повільне нагрівання під кування застосовують для швидкорізальних, високо-хромистих сталей і будівельної арматури перетином більше 50 мм; для всіх інших інструментальних сталей перерізом понад 160 мм, а також для сталей, що знаходяться у невідкритому стані.
Повільне, поступове нагрівання заготовок найкраще вироблятиодним із трьох способів: у штовхальних або інших печах безперервної дії; у двох печах, з яких одна має температуру 650-800 ° С для підігріву заготовки, а інша-необхідну температуру кування шляхом завантаження заготовок в піч з температурою 650-800 ° С, повного прогріву їх і подальшого нагрівання з піччю до необхідної температури.
У зимовий час заготовки з інструментальних сталей, завезені з вулиці, перед завантаженням у піч слід витримати в цеху доти, доки вони прогріються до температури приміщення, оскільки можуть з'явитися тріщини навіть у заготовках малих розмірів.
Якщо є лише одна або дві печі і немає можливості знижувати температуру печі для повільного нагріву заготовок, завантажувати їх слід у зону найменшого нагріву — зазвичай біля дверей,— а потім поступово проштовхувати в зону з високою температурою нагріву. У майстернях, що мають тільки ковальські горни, нагрівання заготовок швидкорізальних сталей до 700-800 ° С виробляють при малому дутті, значно збільшуючи його після повного прогрівання заготовки. Необхідно стежити за тим, щоб заготівля прогрівалася однаково по всьому перерізу, вчасно кантувати її та забезпечувати достатню витримку при температурі кування, особливо для великих заготовок перерізів.
Круглі заготовки, що лежать поруч одна біля іншої, нагріваються вдвічі повільніше, а половини діаметра, що лежать на відстані, — у півтора рази повільніше, ніж при одиночному нагріванні. Для заготовок прямокутного перерізу різниця в часі нагрівання ще більша.
Інтервали кувальних температур, що застосовуються, забезпечують найкращу пластичність сталі. Підвищувати температуру нагріву для компенсації втрат тепла при вивантаженні з печі заготівлі та доставці її до молота не можна, оскільки може відбутися перегрівання або перепалювання. Верхня межатемператур кування приймається зазвичай на 100-200 ° С нижче температури плавлення даної марки сталі. Він залежить від хімічного складу та величини зерна сталі.
Нижньою межею кувального інтервалу слід вважати температуру закінчення кування, при якій кування має найбільш рівноосну дрібнозернисту структуру і в ній відсутня наклеп. Нижню межу кувальних температур для сталей приймають нижче верхньої критичної точки. У разі закінчення кування при вищій температурі карбіди розташовуються по межах зерен і утворюють так звану карбідну сітку, що послаблює зв'язок між зернами і призводить до підвищеної крихкості сталі. Цементитну сітку важко усунути термічною обробкою. Підвищена температура закінчення кування швидкорізальної сталі при неенергійних ударах призводить до різкого зростання зерна — утворення «нафталінистого» зламу, що знижує стійкість інструменту. «Нафталинистий» злам не усувається термічною обробкою. В даний час розробляються способи усунення цієї вад шляхом термічної обробки.
Недоцільно знижувати температуру кування нижче критичної точки АГз> так як при цьому зменшується пластичність сталі, з'являється наклеп і утворюються тріщини. Температуру закінчення кування в інтервалі АСП - АГг найкраще підбирати для кожної марки сталі, орієнтуючись на її поведінку при куванні.
Нижню межу кувальних температур доевтектоїдних сталей приймають на 30-50 ° С вище критичної точки. Більш висока температура призводить до зростання зерна та погіршення механічних властивостей, а нижча — до появи наклепу, тріщин та рядкової структури.
Для отримання найбільш сприятливої структури та найкращих механічних властивостей рекомендується проковувати інструментальну сталь з усіх боків. Особливо це важливо длявисоколегованих і швидкорізальних сталей перетином понад 50 мм, у яких в результаті кування з великим ступенем укова карбіди стають дрібними і рівномірно розподіляються по всьому перерізу поковки.
Кування інструментальних сталей, і, в першу чергу, найбільш твердих (швидкорізальних та ін), нагрітих до верхнього інтервалу кувальних температур, рекомендується починати частими несильними ударами. У міру охолодження заготівлі силу ударів необхідно збільшувати, не зменшуючи їх частоти. Такий режим кування забезпечить наскрізну деформацію заготівлі та повільне охолодження її в процесі кішок. Слабкі удари в кінці кування можуть спричинити появу тріщин. У той же час треба стежити, щоби від сильних ударів сталь не перегрівалася. Необхідно також стежити за температурою кування та регулювати її. Якщо заготовку, нагріту до верхнього інтервалу температур, піддати сильним і частим ударам, вона нагріється вище допустимої температури, перегріється і може розколотися.
При протяжці швидкорізальних та інших сталей не можна допускати великих подач заготовки за один удар молота. При великих подачах метал не простягається, а поширюється, що призводить до утворення внутрішніх тріщин.
Протяжка арматури а3 особливо малих розмірів повинна проводитися з кантівкою через один-два удари. Перед нагріванням під кування заготовки необхідно ретельно оглянути і вирубати наявні дрібні тріщини. Нагріті заготовки також слід уважно оглянути та вирубати виявлені тріщини. Перед подачею на молот із заготівлі слід збити окалину, інакше вона буде вм'ята в метал, що призведе до утворення дефектів на його поверхні та завадить продажу арматури. Гострі кути, що утворюються при переходах кування, застигають в першу чергу і при подальших ударах у цих місцях утворюються тріщини. Не сліддопускати появи гострих кутів, а ті, що з'явилися, потрібно відразу осідати.