Нагрівання металу під ковку і гарячу штампування супроводжується рядом негативних явищ, таких, як чад, обезуглероживание, перегрів, перевитрата, утворення окалини і т. Д.
Чад металу. В процесі нагрівання в полум'яній печі метал омивається розпеченими газами, що містять кисень і водяна пара. При цьому кисень утворює шар оксиду заліза - окалину.
Окалина утворюється не тільки під час перебування металу в печі, але також при подачі його до молота, при куванні, охолодженні, так як кисень повітря, стикаючись з розпеченим металом, енергійно його окисляє. Тому необхідно подавати заготовки з печі до молота якомога швидше, використовуючи засоби малої механізації.
Втрата металу в результаті окислення називається чадом і обчислюється у відсотках до ваги завантажується в піч металу. При високих температурах нагріву угар може досягати 3% за один нагрів. Якщо врахувати, що з моменту виплавки до отримання готового виробу сталь нагрівається кілька разів, то ясно, яке велике народногосподарське значення має боротьба з чадом металу. Шкода окалинообразования полягає ще і в тому, що при куванні і штампуванні окалина частково залишається на поверхні виробу, заштамповивается і тоді потрібно різанням знімати значний шар металу.
Зважаючи на велику твердості окалини швидко тупиться ріжучий інструмент і різко збільшується знос штампів. Якщо виріб надходить в термічну обробку, то при наявності окалини виходить «плямиста» гарт, так як окалина володіє невеликою теплопровідністю і під її шаром метал не гартується.
Освіта окалини залежить від швидкості і температури нагріву металу, від форми вироби, складу пічних газів і хімічного складу сталі.
Роботами радянських учених і практикою вітчизняних заводів встановлено, що метал можна нагрівати значно швидше. При збільшенні швидкості нагріву зменшується час витримки металу в печі, т. Е. Час контакту його з пічними газами, і, отже, зменшується чад.
Великий вплив на величину чаду надає температура нагріву металу. Так, наприклад, швидкість окислення стали при температурі 1300 ° в сім разів вище, ніж при температурі 850-900 °.
Чим більше відношення поверхні заготовки до її обсягу (поковки складної форми), тим більшу кількість металу, при інших рівних умовах, перетворюється в окалину, так як окислення відбувається по більшій поверхні.
Кількість утворюється окалини залежить і від хімічного складу сталі. Добавка деяких легуючих елементів - алюмінію, хрому, кремнію повідомляє стали окалиностойкость, так як міцна і щільна плівка оксидів цих елементів захищає від проникнення кисню. Збільшення вмісту вуглецю в стали також уповільнює утворення окалини.
З пічних газів найбільш сильний вплив на утворення окалини надає чистий кисень і водяна пара.
Одночасно з окисленням заліза при нагріванні відбувається процес окислення вуглецю - обезуглероживание. Вуглець, що міститься в поверхневих шарах стали, вигорає, і сталь стає м'якшою.
Процес зневуглецювання починається при температурі 800-850 °, його інтенсивність залежить від вмісту вуглецю в сталі (чим більше вуглецю, тим повільніше йде обезуглероживание), від наявності окалини (шар окалини захищає вуглець від вигорання), від складу пічних газів і т. Д.
Освіта обезуглероженного шару - шкідливе явище. Цей шар необхідно видаляти, що вимагає збільшення припусків на механічну обробку поковок. При термічній обробці відповідальних деталей і інструментів обезуглероживание неприпустимо. Тому в таких випадках нагрівання деталей ведуть у спеціальних захисних атмосферах.
Перегрів і перевитрата. Псування металу при нагріванні може відбуватися в результаті перегріву і перепалу.
Якщо сталь нагріти до температури вище критичної точки Аc3 (лінія GS на рис. 2), то починається інтенсивний ріст зерен. При занадто великих зернах зчеплення між ними зменшується, міцність металу знижується і він стає непридатним для виготовлення деталей. Таке явище називається перегрівом. При куванні перегрітого металу утворюються тріщини. Перегрів можна виправити відпалом.
При нагріванні стали до більш високих температур (не нижче 1250 °) спостерігається явище пережога. Всередину металу проникає кисень з повітря і окисляє поверхню зерен. Зчеплення між зернами порушується, і при обробці метал розвалюється на шматки.
Перевитрата стали залежить не тільки від температури, але і від складу пічних газів. Чим з великим надлишком повітря працює піч, тим більше можливість перевитрати. Щоб уникнути перевитрати при вимушеному перерві в роботі необхідно знижувати температуру печі і зменшувати подачу повітря.
Перепалена метал є невиправним браком і йде в переплавку.