Перегрів - Промисловість, виробництво
Перегрів металу характеризується сильним розростанням зерен (до -1–0 номера), значним окалиноутворенням та обезуглерожуванням, а також може супроводжуватися формуванням пухкої окалини на поверхні заготівлі. Крупнозерниста структура крупно- і середньопластинчастого перліту, що утворюється при перегріві (рисунок 1.4) характеризується низькими механічними властивостями. Сильний перегрів заевтектоїдної сталі викликає межі зерен утворення цементитної сітки.
Залежно від ступеня перегріву металу утворюються такі види зламів: нафталінистий (нафталіновий) та камнеподібний.
Нафталінистий злам є однорідною поверхнею руйнування, що проходить по тілу великих зерен, і має характерний селективний блиск, що змінюється при зміні кута падіння світла і схожий на блиск кристалів нафталіну.
Розрізняють первинний нафталінистий злам, що спостерігається в литій сталі, і вторинний нафталінистий злам, що спостерігається в литій та деформованій сталях після перегріву. Вторинний нафталінистий злам відрізняється від первинного рівноосною формою фасеток, не пов'язаної з характером кристалізації сталі.
У безперервнолитій заготівлі рейкової сталі спостерігається переважно злам дендритної будови. Разом з цим у зламі спостерігаються ділянки руйнування, що проходять по тілу дендритів та мають селективний блиск, характерний для нафталіністого зламу (рисунок 1.5).
Поява вторинного нафталіністого зламу в деформованій сталі усувається нормалізацією або загартуванням з високою відпусткою. При появі нафталіністого зламу сталі після передпрокатного нагрівання його виправляють гарячою пластичною деформацією.
У рейковій сталі нафталінистий злам зазвичай виявляється на проміжній стадії – після нагрівання у методичнійпечі перед пластичною деформацією (рис. 1.6).
У роботі встановлено, що утворення нафталіністого зламу в рейковій сталі марки Е76Ф відбувається після нагріву до температур 1300 °С і більше і витримці більше 3 год. рекомендується вибирати на рівні 1200–1240 °С. При цьому температура крейди, що прокочується в чистовій кліті, повинна бути не вищою за 1050 °С.
При каменеподібному зламі характерне утворення однорідної порхності руйнування, що проходить по межах грубих зерен, сформованих при високих температурах і збагачених різними обмеженими розчинними в аустеніті фазами у вигляді дрібних частинок або плівок оплавлених евтектик. На межах зерен виділяються надлишкові, обмежено розчинні в γ-фазі нітриди, карбіди, карбонітриди, сульфіди, фосфіди. Кам'яноподібний злам (рисунок 1.7) у деяких випадках можна охарактеризувати як наслідок перегріву (виправного виду шлюбу), а в деяких – перепалу (невиправного шлюбу).
Механізм утворення каменеподібного зламу наступний. При нагріванні до температури перегріву спостерігається значне зростання зерна аустеніту. У ньому розчиняються карбіди, нітриди та сульфіди. У зв'язку з високою поверхневою активністю сірка та азот адсорбуються на межах великих аустенітних зерен та утворюють надлишкові фази, що зберігаються після охолодження на межах колишніх аустенітних зерен.
Кам'яноподібний злам поділяють на первинний, характерний для литої сталі і пов'язаний з утворенням грануляційної структури аустеніту, що формується після кристалізації при уповільненому охолодженні в області високих температур, і вторинний, пов'язаний з перегрівом сталі при нагріванні підпрокатку чи термічну обробку. Розрізняють стійкий та нестійкий каменеподібні злами. Для виправлення стійкого каменеподібного зламу необхідний нагрівання до температури дещо нижче критичної, що рідко можна здійснити в практиці термічної обробки сталі. Нестійкий каменеподібний злам порівняно легко усунути інтенсивною пластичною деформацією, гомогенізацією або нормалізацією, що розчиняють зернограничні виділення.
Причиною перегріву є перевищення допустимої температури нагріву, а також надмірно тривале нагрівання в області високих температур. Перегрів стали виправляють пластичною деформацією, але якщо температура металу наприкінці прокатки буде досить високою, то готовому прокаті це може призвести до зниження ударної в'язкості.
Через зниження при перегріві пластичності сталі при прокатці можливе утворення великих тріщин і рванин, особливо по кутах, краях і кінцях гуркоту (рисунок 1.8). Рванини перегрітої сталі зазвичай мають витягнуту форму без різких контурів. Про перегрівання металу свідчить також наявність у структурі металу «точок» перегріву, що характеризуються присутністю точкового неметалевого включення та облямівки – у вигляді світлої структурної складової (рисунок 1.9).