Технологическая скорость нагрева
Технологическая скорость нагрева стали устанавливается в зависимости от многих факторов, из которых главными являются: 1) химический состав (марка) стали; 2) твердость и структура, 3) форма и масса (вес) изделий.
Чем сложнее сталь по своему химическому составу, т. е. чем больше в ней содержится углерода, различных примесей и добавок, тем она менее теплопроводна и тем медленнее и равномернее требуется нагревать изделия из этой стали. Например, если принять теплопроводность чистого железа за 100%, то теплопроводность железа с 1% С (сталь У10) будет только 75%; теплопроводность железа с 1% Mn — 60%; с 1% Si — 50% и т. д. В стали всегда имеются углерод и несколько различных примесей, одновременное влияние которых значительно эффективнее, чем одного какого-либо элемента, взятого в том же количестве, поэтому теплопроводность стали сложного состава иногда оказывается в несколько раз меньше теплопроводности железа или простой низкоуглеродистой стали. При разработке технологии нагрева крупных изделий из легированной стали сложного состава скорость нагрева иногда назначают в 2—3 раза меньше, чем может дать нагревательный агрегат (печь, ванна и т. д.), чтобы не вызвать больших внутренних напряжений из-за большой разницы температуры между поверхностью и сердцевиной изделий. При этом изделия из простой углеродистой стали небольшой толщины (до 100—120 мм) обычно нагревают с любой скоростью, какую может дать печь, так как углеродистая сталь обладает настолько большой теплопроводностью, что никакого брака из-за быстрого нагрева стали не получается.
После горячей механической обработки (ковки, прокатки) изделия очень часто охлаждаются крайне неравномерно, например некоторые части изделий охлаждаются быстро, поэтому они получают высокую твердость и неравновесную структуру, а некоторые — медленно, и они получают низкую твердость и т. д. В процессе термической обработки такие изделия с неравномерной твердостью при прочих равных условиях (марка стали, вес и т. п.) требуется нагревать значительно медленнее, чем изделия с равномерной твердостью. Изделия сложной формы с резкими переходами от толстых сечений к тонким нагревать полагается особенно внимательно, так как в тонких сечениях изделия прогреваются значительно раньше, чем в толстых, и при быстром нагреве в них возникают тепловые напряжения, которые могут вызвать коробление изделий.
При нагреве крупных стальных заготовок очень опасен интервал температур от 250 до 550°, когда сталь еше не обладает достаточной пластичностью, поэтому при быстром нагреве в этой области температур в изделиях больших сечений развиваются напряжения, которые могут вызвать внутренние трещины. При нагреве выше 550° упругие деформации переходят в пластические, поэтому напряжения резко понижаются и дальнейший быстрый нагрев изделий уже менее опасен.
Следующий интервал температур, где изделия требуется нагревать медленно, — это температура перехода через критические точки. При быстром нагреве в этой области температур изделия могут покоробиться вследствие объемных изменений стали при аллотропических превращениях.
Из этих соображений при термической обработке крупных заготовок, изготовленных из стали с низкой теплопроводностью, рекомендуется ступенчатый нагрев: медленный нагрев до 600° и при этой температуре выдержка для выравнивания температуры по сечению изделий, затем ускоренный нагрев до температуры критических точек и перед переходом через критические точки снова выдержка для полного прогрева изделий, после чего нагрев до заданной температуры можно вести с любой скоростью, какую дает печь.
Информация взята из открытого источника (Вязников Н.Ф. Термическая обработка стали, 1961г.)
