Лабораторна робота №4
Визначення кількості чаду при нагріванні.
МЕТАЛІВ ПЕРЕД ОБРОБКОЮ ТИСКОМ
Мета роботи: Визначення величини чаду металу при нагріванні його в електричній печі і дослідження впливу на ці втрати тривалості нагріву.
4.1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ
Нагрівання металу - одна з істотних операцій технологічного процесу обробки металів тиском. Суворе дотримання режиму нагріву значно впливає на якість і точність геометричних розмірів готового профілю, стан обробного обладнання та техніко-економічні показники виробництва.
Для проведення процесів гарячої пластичної деформації метал необхідно нагріти вище 0,65-0,75 абсолютної температури плавлення для забезпечення повного протікання разупрочняется процесів (для вуглецевої сталі ця температура дорівнює 900-1150 0 С). В інтервалі температур гарячої деформації пластичність підвищується в кілька разів, а міцність характеристики знижуються приблизно в 10 разів у порівнянні з кімнатною температурою. Не можна нагрівати сталь до температур, близьких до температури плавлення, тому що настане перепал, що виражається в окисленні і оплавленні кордонів зерен з подальшою втратою пластичності; нижче, температури пережога знаходиться зона перегріву, що супроводжується різким зростанням розмірів зерен, що погіршує механічні властивості деформованих виробів.
Істотними недоліками нагріву металів в печах є окислення і зневуглецювання поверхні сталевих заготовок. Окислення поверхні металу називається чадом.
При високих температурах на поверхні сталевих заготовок інтенсивно окислюється не тільки залізо, але і вуглець, тобто відбувається так зване обезуглероживание. Товщина обезуглероженного шару може досягати 1,5-2 мм.
Ці явища відбуваються внаслідок активного хімічної взаємодії поверхні заготовок з оточуючими грубними або повітряними газами.
Окислений шар являє собою окалину, що складається з оксидів заліза: Fе2 О3. Fе3 О4. FeO. Причиною утворення окалини є дифузний процес окислення заліза і домішок, які містяться в складі стали.
Окислення сталевих заготовок посилюється, починаючи з 700 0 С і вище. Величина чаду залежить від наступних факторів: температури і тривалості нагріву, навколишньої атмосфери, хімічного складу металу, а також розмірів і форми нагрівається заготовки.
Найбільша тривалість нагріву спостерігається у високолегованих великих заготовок через їх низьку, теплопровідності. Наприклад, час нагріву злитка масою - 40 т з легованої сталі складає більше 24 годин, що тягне до втрати великої кількості металу у вигляді окалини. Крім втрат металу з окалиною, остання, вдавлюючись в поверхню заготовки при деформації, викликає необхідність збільшення припусків на механічну обробку. До того ж через високу твердості і абразивності окалини відбувається швидкий знос деформирующих інструментів.
Встановлено, що угар при нагріванні злитків становить 1,5-2%, а готового металу - 3-4% від загальної маси нагрівається металу. Чад при кожному наступному підігріві становить 50-75% від отриманого при першому нагріванні. Для зменшення і запобігання металу від окислення і зневуглецювання нагрів металів виробляють з більшою швидкістю або в нейтральній, відновлювальної атмосферах.
4.2. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБІТ
1. Температура печі перед досвідом доводиться до 900'С.
2. Приготувати три зразка з вуглецевої сталевого дроту діаметром 3-5 мм, довжиною 60-70 мм і кожен з них зважити з точністю до 0,01 грама.
Для порівняння окисляемости можуть бути приготовані зразки з різних матеріалів.
3. Завантажити зразки в середину печі таким чином, щоб вони не стикалися між собою.
4. вивантажити зразки в посудину з водою в такому порядку; перший - через 5 хвилин, другий - через 20 хвилин, третій - через 40 хвилин.
5. Очистити зразки від окалини напилком і наждачним папером.
6. Зважити очищені зразки і величину чаду визначити виходячи з таких відносин:
де P1 і Р2 - вага зразка до і після нагрівання в грамах.
Поверхневий чад, г / см 2.
де S - площа бічної поверхні в см (торцевими поверхнями нехтуємо). г Швидкість окислення, г / см 2 · год,
де - тривалість нагріву в годиннику.
Отримані результати заносяться в таблицю 4.1.
Таблиця 4.1 - Результати проведених дослідів