Металл при нагревании – Если металл расширяется при нагревании, как нагрев болта ослабляет его? — БилдоМан

Содержание

Если металл расширяется при нагревании, как нагрев болта ослабляет его?

Поскольку тепло не распространяется мгновенно, гайка будет расширяться больше, чем болт … если вы правильно рассчитаете время … что нетривиально. Для подшипника, а не гайки / болта, этот [индукционный] нагрев является промышленным методом удаления, как показано в этом видео, например, и даже в большей степени для крепления. В этом случае удаление происходит мгновенно, когда кольцо подшипника достаточно нагрето. Проблема с гайкой / болтом заключается в том, что большое количество тепла могло перейти к болту, возможно, до того, как вы закончите снятие гайки. Цитирую практикующего этого искусства: «Вы хотите нагреть гайку, а не болт».

Проблема еще более усугубляется тем фактом, что нет единого способа сделать это. В этом другом видео вы можете видеть, что гайка становится намного белее, чем болт, что означает, что она нагревается намного сильнее при нагревании. Подвох в том, что к тому времени, когда гайка снята, ни один из них больше не светится [в этом последнем видео], поэтому мы не можем визуально определить их температуру [разницу]. Воздух, однако, намного лучше изолятор, поэтому я подозреваю, что болт охлаждается быстрее, чем гайка, потому что он вступает в контакт с большим количеством металла, который действует как радиатор. Видео с тепловизором было бы определенным доказательством, но я не смог его найти. В описании этого последнего видео также говорится, что коррозионные соединения ослабляются при нагревании, что также вполне может быть правдой, но я не проверил науку об этом; это утверждение также предполагает, что эти связи не сразу восстанавливаются при охлаждении.

И для сценария, изображенного в ответе самого спрашивающего: на практике это не работает так. Если вы смотрите вторую половину этого получасового видео , чувак тщательно нагревает рамку вокруг самого болта, и для достижения успеха требуется много времени, терпения и тщательности, когда «гайка» — это большой кусок.

askentire.net

Коэффициенты температурного расширения металлов: таблица значений

В таблице представлены значения коэффициента температурного расширения металлов (коэффициент линейного расширения металлов) в зависимости от температуры.

Значения коэффициента температурного расширения металлов даны для следующих металлов: алюминий Al, бериллий Be, висмут Bi, вольфрам W, галлий Ga, железо Fe, золото Au, иридий Ir, кадмий Cd, кобальт Co, магний Mg, марганец Mn, медь Cu, молибден Mo, никель Ni, олово Sn, платина Pt, родий Rh, свинец Pb, серебро Ag, сурьма Sb, титан Ti, хром Cr, цинк Zn.

Коэффициент линейного теплового расширения металлов в таблице приведен со множителем 10⁶.
Например, значение коэффициента температурного расширения металлов в таблице для алюминия при 0°С указано 22,8, а с учетом множителя 10⁶, это значение составляет 22,8·10^-6 1/град.

Следует отметить, что к металлам с низким коэффициентом расширения относятся такие металлы, как вольфрам, молибден, сурьма, титан и хром.

Наименьшее линейное удлинение при нагревании испытывает вольфрам — коэффициент линейного расширения этого металла составляет величину от 4,3·10^-6 при 0°С до 5,8·10^-6 1/град при температуре 2100°С.

Металлом, который максимально хорошо расширяется при нагреве, является цинк — его коэффициент температурного расширения имеет значение от 22·10^-6 до 34·10^-6 1/град. Также хорошо расширяются при нагревании такие металлы, как алюминий, кадмий и магний.

Примечание: температурные коэффициенты линейного расширения сталей (более 300 марок) представлены в этой статье.

Источник:
Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.

thermalinfo.ru

Цвета побежалости металлов: температруры, таблицы, причины

Цвета побежалости – спектр цветов, образующихся на поверхности железных сплавов в результате появления окисной пленки. Они образуются при нагревании поверхностей из металла до определенных температур без участия воды. Цвета побежалости являются дефектом сварного соединения.

Происхождение

В природе цвета побежалости образуются на поверхности многих минералов, включая пирит и халькопирит. Из-за окисления они покрываются тонкой оксидной пленкой, преломляющий солнечный свет. В результате интерференции поверхности металла окрашивается в разные цвета. Яркость побежалости зависит от толщины оксидной пленки и длины волны. Наиболее яркие цвета побежалости образуются на медных минералах. Также цвет зависит от качественного состава металла. Если в элементе присутствует большое количество ионов металлов, то он окрашивается в синие цвета. При наличии хромофоров минералы становятся красными.

Также цвета побежалости могут образовывать в естественных условиях на поверхностях старых стекол или монет. Изменение окраса может быть обусловлено длительным контактом этих материалов с землей. Если на них присутствует жировая пленка, то они окрашиваются в радужный цвет. Побежалость скрывает настоящий цвет металла. Поэтому нельзя определять его истинный окрас на свежем изломе. Рекомендуется определять цвет при рассмотрении оксидной пленки.

Искусственно цвета побежалости образуются на поверхности металлических заготовок при сварке или закалке. Они появляются при нагревании металлов до критических температур без участия молекул воды или иных жидкостей. Во время нагревания происходит процесс образования оксидной пленки. Ее толщина составляет несколько молекул и уменьшается по мере нагрева. Это обусловлено явлением диффузии – процессом проникновения мельчайших частиц одного химического элемента в другой. В данном случае происходит взаимодействие атомов металла и кислорода. На углеродистых сталях пленки из оксидов возникают быстрее, чем на легированных.

Процедура покрытия стали и железа слоем оксидной пленки называется воронением. После проведения этой процедуры повышается коррозийная стойкость изделия. Обработанные детали не покрываются ржавчиной. Процедура воронения позволяет придать изделию окрас, даже если металлическая поверхность по условиям эксплуатации не подлежит покраске. Во время воронения заготовку протирают минеральным маслом и нагревают на железном листе. После выгорания масляной жидкости на заготовке появляются цвета побежалости. Для нужного окраса необходимо нагреть деталь до соответствующей температуры. Получившийся слой окисла является влагоустойчивым и не подвергается воздействию воздуха.

На скорость образования окисных пленок влияют следующие факторы:

Структура поверхности: закаленные детали окисляются с большей скоростью.
Загрязненность изделия: поверхности, покрытые маслом, при длительном нагреве обугливаются, что приводит к возникновению сажи. По этой причине образуется неровная и тонкая оксидная пленка.
Наличие шероховатостей: если нагревается заготовка с шершавой поверхностью, то оксидная пленка получается плотной. Если перед процедурой термообработки отполировать деталь, то образуется тонкая пленка из оксидов.
Оборудование для нагрева: если при термообработке применяются специальные нагревательные печи, способные поддерживать устойчивую температуру, то окисная пленка будет плотной. В бытовых условиях можно также использовать духовые шкафы, газовые горелки или металлургические печи (горны).

Тонкие оксидные пленки поглощают световые волны с меньшей длиной волны, но отражают – с большей. Цвет металлических деталей меняется в зависимости от температуры и плотности оксидной пленки. Чем толще оксидная пленка, тем светлее окраска. Синий или фиолетовый цвет получается, когда из спектра отражаются наиболее длинные волны. Если пленка из оксидов отражает волны с малой длиной волны, то металлическая поверхность становится желтой. Светлые цвета соответствуют высокой температуре нагрева, светлые – более низкой. По этой причине многие мастер часто определяют при помощи цветов побежалости степень закалки изделий, стальной стружки и режущих инструментов, применяемых во время проведения токарных работ.

Несмотря на эти факторы, при помощи цветов побежалости нельзя точно определить температуру металла, потому что на величину этого показателя оказывают влияние следующие факторы:

время нагрева: промежуток времени, в течение которого металлическая деталь нагревается до температуры окружающей среды при отсутствии теплоотдачи.
наличие различных примесей в составе металла;
особенности освещения в помещении, где проводилась сварка или закалка заготовок;
скорость разогревания: изменение температуры изделия в единицу времени при его нагревании.

В современной промышленности контроль температуры производится при помощи специальных приборов – пирометров. Они оснащены специальными датчиками, определяются степень нагрева заготовки при помощи лазера.

Цвета побежалости используются при изготовлении рабочих инструментов, лазерной маркировке и внешней обработке изделий из железа, меди, алюминия и латуни. Если требуется изготовить инструментарии с высокой плотностью (бритвенные лезвия, предметы для проведения хирургических операций, режущие кромки резцов и грабштихели), то побежалость должна быть яркого цвета: красного, оранжевого или желтого. До пурпурных и зеленых тонов нагревают инструменты, применяющихся в деревообрабатывающем секторе. Для достижения упругости при изготовлении пил, ножей, вил и пружин необходимо нагреть заготовки до появления синих или черных цветов.

В процессе нагревания металлическая заготовка становится гибкой, что позволяет мастеру придать ей необходимую форму. После данного процесса изделие закаляется при определенных температурах. Согласно рекомендациям специалистов, оптимальной температурой для закалки металлов является 700–800 °C. В этом случае изделие окрашивается в разные оттенки красного или розового цветов. При превышении этих значений на 300 °C заготовка становится оранжевой или желтой. При больших температурах происходит перекал, что негативно сказывается на прочности изделия.

Закалка улучшает следующие параметры металлической поверхности:

Твердость: этот показатель является номинальным. Он прописан в шкале Роквелла и измеряется в HRC. Твердость определяет степень сопротивляемости металла к механическим повреждениям. На мягких изделиях при длительном соприкосновении с иными поверхностями остаются следы, что ухудшает их режущие свойства. Твердость ножей европейского образца составляет 60 HRC, азиатских – 70 HRC.
Упругость: данный параметр определяет степень деформации металла при изгибах и ударах. Если сталь закалена, при изгибе на 10–30° она вернется в исходное положение. При перегреве снижается упругость поверхности, что приводит к поломке инструментов.
Износостойкость: данный критерий показывает общую стойкость металла (сопротивление абразивному износу, стойкость к большим нагрузкам). При правильной закалке изделие сможет стабильно функционировать в течение более длительного срока.

После закалки заготовка приобретает высокую твердость. Для восстановления ее прочности необходимо провести процедуру отпуска, представляющую собой повторную термообработку детали. Металлическое изделие нагревается до более низких температур и охлаждается. Между закалкой и охлаждением также осуществляется полное остывание металлической поверхности при помощи его погружения в раствор соли или в масло. При выборе отпуска необходимо учитывать следующие особенности:

Для изделий, подвергающимся деформациям или ударным нагрузкам, нужно использовать высокотемпературный отпуск: до 700 °C.
Для легких клинков используется среднетемпературный отпуск: до 500 °C.
Для обеспечения оптимальной твердости применяется низкотемпературный отпуск: до 250 °C. Но в этом случае изделие не сможет выдерживать высокие ударные нагрузки и будет легко деформироваться.

Температура цветов побежалости и каления

Во время отпуска возникают цвета каления. По ним можно определить, до какой температуры нагрелась заготовка. В отличие от побежалости, цвета каления меняются в процессе охлаждения металлической поверхности. Переход между цветами осуществляется в строгой последовательности, но с быстрой скоростью, поэтому мастер должен тщательно контролировать процесс термообработки.

Шкала цветов побежалости стали

Окрас углеродистых деталей при соответствующих температурах указан в следующей шкале цветов побежалости стали:

Температура цветов побежалости для углеродистых сталей
Окрас	Пределы температур, °С
Лимонный	220 – 229
Желтый (цвет соломы)	230 – 245
Золотой	246 – 255
Земляной или коричневый	256 – 264
Алый или красно-оранжевый	265 — 274
Пурпурный	275 – 279
Аметистовый	280 – 289
Небесный	290 – 294
Твиттера	295 – 299
Индиго Крайола	300 – 309
Светло-голубой	310 – 329
Аквамариновый	320 — 339

На заготовках из нержавеющей стали12Х18Н10Т, содержащей 18% хрома, 10% никеля и 1% титана (значения определены в ГОСТ 5632-2014), цвета побежалости образуются при иных температурах. Это обусловлено тем, что данный материал коррозийно-стойкий и жаропрочный. Поэтому при закалке и охлаждении мельчайшие частицы металлов и кислорода взаимодействуют медленнее, что препятствует образования оксидной пленки во время закалки и каления.

В следующей таблице цветов побежалости представлены особенности изменения цвета изделий из нержавеющей стали:

Температура цветов побежалости для нержавеющих сталей
Окрас	Пределы температур,°С
Светло-соломенный	300 – 399
Золотистый	400 – 499
Земляной или коричневый	500 – 599
Красный или пурпурный	600 – 699
Синий или черный	700 – 779

На поверхностях заготовок из нержавеющей стали могут появиться радужные полосы. Они могут появиться при нагревании изделия до температуры кипения (100 °С). Появление радужных следов обусловлено изменениями в кристаллической решетке металла. Радужный окрас на поверхности обрабатываемой заготовки не свидетельствуют о перегреве нержавеющей стали.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

Метал при нагреве расширяется или сужается — Портал о стройке

Большинство материалов расширяются при нагревании, но существуют несколько уникальных веществ, которые ведут себя по-другому. Инженеры Калифорнийского технологического института впервые выяснили, каким образом один из этих любопытных материалов, трифторид скандия (ScF3), сжимается при нагревании.

Это открытие приведет к более глубокому пониманию поведения всех видов веществ, а также позволит создавать новые материалы с уникальными свойствами. Материалы, которые не расширяются при нагревании, — не просто научная диковинка. Они полезны в самых разных сферах, например, в высокоточных механизмах вроде часов, которые должны сохранять высокую точность хода даже при колебаниях температуры.

Когда нагревают твердые материалы, большая часть тепла уходит на колебания атомов. В обычных материалах эти колебания «раздвигают» атомы, в результате чего материал расширяется. Однако некоторые вещества имеют уникальные кристаллические структуры, которые заставляют их сокращаться при нагревании. Это свойство называется отрицательным тепловым расширением. К сожалению, эти кристаллические структуры очень сложны, и ученые до сих пор были не в состоянии увидеть, каким образом колебания атомов приводят к сокращению размеров материала.

Zoom.CNews

Возможно, это случилось по одной из этих причин:

– ошибка при наборе адреса страницы (URL)
– переход по «битой» (неработающей, неправильной) ссылке
– запрашиваемой страницы никогда не было на сайте или она была удалена

Вы можете:

– вернуться назад при помощи кнопки браузера Назад (Back)
– проверить правильность написания адреса страницы (URL)
– воспользоваться картой сайта или перейти на главную страницу

Source: zoom.cnews.ru

Температурный коэффициент линейного расширения стали: таблицы коэффициентов

03Х13Н8Д2ТМ	от -196 до 27…от -253 до 27	10,2…8,5
03Х20Н16АГ6	-269…-253…-233…-173…27	0,01…0,06…0,6…8,3…16,1
04Х18Н10	-253…-223…-173…-73…27	3…8…10,8…15,4…15,5
07Х16Н16	200…300…400…500	11,7…12,1…12,5…12,9
07Х21Н5АГ7	от -253 до 27…от -196 до 27…от -100 до 27	9,3…11,5…14,6
07Х21Н5АГ7	100…200…300…400…500…600…700	15,7…16…16,8…17,3…18…18,4…18,5
08Х12Н16БС4	100…200…300…400…500…600…700…800…900	16,5…16,7…17,4…17,7…17,9…18,1…18,3…18,6…18,7
08Х15Н15М3	100…200…300…400…500…600…700…800…900	16,9…17,7…18,1…18,5…18,8…19,1…19,5…19,7…19,9
08Х15Н15М3Б	100…200…300…400…500…600…700…800…900	16,4…17,1…17,4…17,7…17,7…17,9…18,3…18,6…18,8
08Х15Н7М2Ю	100…200…300…400…500…600…700…800…900	9,9…10,8…11,1…11,5…11,7…11,4…10,3…11,2…11,9
08Х16Н13М2Б	400…500…600…700…800	17,1…17,4…17,8…18,2…18,6
08Х17Н13М2Т	100…200…300…400…500…600…700	15,7…16,1…16,7…17,2…17,6…17,9…18,2
08Х17Н4	100…200…300…400…500…600…700…800…900	9,7…10,2…10,6…10,9…11,2…11,3…9,6…9,6…10,2
08Х17Н4М2	100…200…300…400…500…600…700…800…900	10,6…11…11,4…11,6…11,9…11,7…11,1…11,7…12,3
08Х18Н12Б	100…200…300…400	16…18…18…19
08Х18Н15Р4	100…200…300…400…500…600…700…800…900	16,5…17,4…17,8…18,1…18,5…18,9…19,2…19,5…19,8
08Х18Н15Р7	100…200…300…400…500…600…700…800…900	16,8…17,4…17,7…18,1…18,2…18,6…19…19,4…19,8
08Х18Н7Ю1	100…200…300…400…500…600…700…800	15,6…16,5…17,3…17,9…18,1…18,4…18,5…18,7
08Х21Н6М2Т	100…200…300…400…500…600…700…800…900	9,5…13,8…16…16…16,3…16,7…17,1…17,1…17,4
09Х14Н16Б	100…200…300…400…500…600…700…800	15,2…16,5…17,1…17,6…18…18,4…18,9…20,6
09Х14Н19В2БР1	100…200…300…400…500…600…700…800	15,2…16,3…17,2…17,6…18…18,1…18,6…18,6
10Х13Н16Б	100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000	16…16,9…17,7…18,3…18,6…18,8…19…19,3…19,6…19,7
10Х13Н2С2	100…200…300…400…500…600…700	10,8…11,4…11,8…12,3…12,7…13,1…13,3
10Х14Н14В2М	100…200…300…400…500…600…700…800…900	17…17,8…18,3…18,8…19…19,2…19,4…19,9…20,1
10Х14Н14В2МТ	100…200…300…400…500…600…700…800	17,2…17,2…17,5…18…18,5…18,6…18,9…19,3
10Х14Н18В2Б	100…200…300…400…500…600…700…800…900	16,5…17,4…17,6…18…18,1…18,2…18,5…19…19
10Х15Н9С3Б1	100…200…300…400…500…600…700…800	17,4…18,7…19,7…20,2…20,5…21…21,6…21,8
10Х16Н16В3МБР	100…200…300…400…500…600…700…800…900	17,1…17,1…17,1…17,9…18,2…18,5…18,8…19,1…19,2
10Х18Н15М3В2БК13	300…400…500…600…700…800	16,7…16,7…16,8…17…17,3…17,4
10Х18Н18Ю4Д	100…200…300…400…500…600…700…800…900	15,5…16,5…17…17,4…17,7…18,2…18,4…18,8…18,6
10Х18Н9ВМ	300…400…500…600…700…800	16,7…17,2…17,5…17,8…18…18,2
12Х18Н9	100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000	16,5…17,2…17,7…18,1…18,3…18,6…18,9…19,3…19,7…20,2
12Х18Н9В	200…300…400…500…600…700…800…900…1000	16,5…17,1…17,6…18…18,4…18,8…19…19,2…19,4
12Х18Н9М	100…200…300…400…500…600…700	17,3…17,5…17,8…18…18,3…18,5…18,8
12Х18Н9М2С2	100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000	16,6…17…17,4…17,7…18…18,4…18,8…19,1…19,4…19,8
12Х18Н9С2	100…200…300…400…500…600…700	16,2…17,1…17,8…18,6…19,2…19,2…20,5
12Х18Н9Т	-253…-223…-173…-73…27	0,8…3,3…8,4…14,3…16,7
12Х18Н9Т	100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000	16,6…17…17,6…18…18,3…18,6…18,9…19,3…19,5…20,1
12Х18Н9ТЛ	100…200…300…400…500…600…700	14,8…16…16,9…17,1…17,6…18…18,4
12Х18Н10Т	127…227…427…727…1027	17,6…18…19,4…21,1…22,3
12Х18Н12Т	100…200…300…400…500…600…700…800…900	16,6…17…17,2…17,5…17,9…18,2…18,6…18,9…19,3
12Х21Н5Т	-173…-73…27	7,9…10,4…11
12Х21Н5Т	100…200…300…400…500…600…700…800…900	10,2…14,4…16,8…16,8…17,4…17,5…17,7…18…18,5
12Х25Н16Г17АР	100…200…300…400…500…600…700…800	16,6…16,2…16,8…17,4…18…18,5…18,7…18,9
13Х12НВ2МФ	100…200…300…400…500…600	11…11,3…11,6…12…12,3…12,5
14Х17Н2	100…200…300…400…500	10,3…10,4…10,7…11,1…11,8
20Х13Н2	100…200…300…400…500…600	10,5…10,6…10,6…10,8…11,1…11,3
20Х14Н14В2СТ	100…200…300…400…500…600	16,1…16,7…17,2…17,4…17,8…18,2
20Х17Н1	100…200…300…400…500…600	8,1…8,8…10,3…10…10,5…10,5
20Х17Н2	100…200…300…400…500…600	10,5…10,7…10,9…10,8…11,2…11,3
20Х20Н11	100…300…500…600	17,3…17,8…18,4…18,7
20Х20Н14С2	100…600…700…800…900…1000	16…18,1…18,3…18,5…18,8…19
20Х23Н18	100…200…300…400…500…600…700	14,9…15,7…16,6…17,3…17,5…17,9…17,9
30Х18Н9В2ФТ	100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000	15,4…15,6…15,9…16,3…16,6…17…17,4…17,8…18,4…19
31Х19Н9МВБТ	100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000	16,7…16,9…17,2…17,5…17,8…18,2…18,5…18,9…19,3…19,7
37Х12Н8Г8МФБ	100…200…300…400…500…600…700	16…16,9…17,7…18,5…19,5…19,9…20,2
45Х14Н14В2М	300…500…700…900	17…18…18…19
4Х15НГ7Ф2МС	100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000	17…17,7…18,4…19,1…20,5…20,8…22,8…22,8…23,3…24,6
Х13Н12М2В2Б1К10	100…200…300…400…500…600…700…800…1000	15,6…15,8…16,5…16,9…17,1…17,3…17,7…18…18,6
Х13Н13В2Б	100…200…300…400…500…600…700…800…900	16,8…17,3…17,9…18,3…18,7…18,9…19,1…19,3…19,6
Х13Н13В2М2Б3К10	100…200…300…400…500…600…700…800…900…1000	15,6…15,8…16,5…16,9…17,1…17,3…17,7…18…18,3…18,6
Х14Н14М2В2ФБТ	400…500…600…700…800	16,7…17,1…17,4…17,8…18,1
Х14Н14МВФБ	100…200…300…400…500…600…700	15,1…15,9…16,9…18…18,2…18,4…19
Х14Н18В2БР	100…200…300…400…500…600…700…800…900	15,9…16,5…17,2…17,6…18…18,3…18,6…18,7…19
Х15Н15М2К3ВТ	100…200…300…400…500…600	15,8…16,6…17,2…17,6…18,3…18,6
Х16Н14Б	100…300…500…800	16…18…18…19
Х16Н16В3МБ	100…200…300…400…500…600…700…800	15,8…16,8…17,3…17,6…17,8…17,9…18,1…18,2
Х16Н9М2	100…200…300…400…500…600…700	17…17,5…18…18,4…18,9…19,3…19,5
Х17Н5М2	100…200…300…400…500…600	12,1…13,7…14,3…14,6…14,8…14,8
Х18Н11Б	100…200…300…400…500…600…700…800…900	16,8…17,7…18,2…18,5…18,9…19…19,4…19,7…19,9
Х18Н12	100…200…300…400…500…600…700	16,8…17,2…17,6…17,8…18,2…18,5…18,8
Х18Н12М2Т	100…200…300…400…500…600…700	15,7…16,1…16,7…17,2…17,6…17,9…18,2
Х18Н12М3	100…300…500…600…1000	16…16,2…17,5…18,6…20
Х18Н12МФТР	100…200…300…400…500…600…700…800…900	15,9…16,9…17,6…17,8…17,9…18,4…18,8…19…19,2
Х18Н14М2Б1	400…500…600…700	17,6…17,8…18,2…18,7
Х18Н15М3БЮР2	100…200…300…400…500…600…700…800…900	15…16,1…16,8…17,1…17,5…17,8…18,2…18,4…18,3
Х18Н15М3БЮР4	100…200…300…400…500…600…700…800…900	15,1…15,8…16,4…17,2…17,4…17,6…17,9…18,1…18,5
Х19Н10М2Ф3БК47	100…200…300…400…500…600…700…800…900	14,8…15…15,1…15,2…15,3…15,9…16,4…16,8…17,2
Х19Н14Б2	100…200…300…400…500…600…700	17…17,2…17,4…17,6…17,9…18,6…18,8
Х22Н9	400…800	17,5…18,5
Х25Н13АТ, Х25Н13Т	500…900	17,1…18,1

thermalinfo.ru

Изменение свойств металла при нагреве и ковке

Справочная информация

1. Режимы нагрева металлов

Чтобы правильно вести процесс ковки, необходимо знать температуру начала и конца ковки каждого металла, каждой марки стали, т. е. знать режимы нагрева.

Режим нагрева металла — это порядок и способ нагрева металла, который обеспечивает температуру и скорость, необходимые для получения заготовок, пригодных для ковки и получения из них качественных поковок.

Температура ковки для различных марок сталей не одинакова и зависит от их химического состава. Чем больше углерода встали, тем ниже температура плавления и ковки.

Температура нагрева металла для ковки имеет очень важное значение, так как может влиять на качество деталей получаемых ковкой, поэтому за ней требуется постоянный контроль. Для этого в кузницах с нагревательными печами используют термопары и различные виды пирометров. При нагреве металла в горнах, как правило, можно приближенно определять температуру нагрева металлов на глаз по следующим цветам каления, при дневном освещении в тени:

Цвет нагретого металла | Температура………….. °С

Темно-коричневый (заметен в темноте)…..530 … 580

Коричнево-красный…………………………….580 … 650

Темно-красный………………………………….650… 730

Темно-вишнево-красный………………………730 … 770

Вишневый………………………………………..720 … 830

Светло-вишневый………………………………780… 830

Красный…………………………………………..830… 900

Светло-красный…………………………………900 … 1050

Желтый………………………………………….1050 … 1150

Светло-желтый…………………………………1150… 1250

Белый…………………………………………….1250 … 1300

При охлаждении металла цвет каления изменяется в обратной последовательности.

Температура нагрева сталей в начале ковки должна быть ниже их температуры плавления на 150…200°С. При более высокой температуре может наступить явление пережога. Во время ковки металл остывает и ковать его становится затруднительно, а затем и невозможно. Поэтому ковку металла следует заканчивать с температурой на 20 … 30 °С выше допускаемой температуры ковки.

Время нагрева сталей зависит от размеров заготовок и Химического состава. С одной стороны, для уменьшения образования Окалины и увеличения производительности желательно уменьшать время нагрева. С другой, — заготовки больших размеров, а также из высокоуглеродистых и высоколегированных сталей следует нагревать постепенно и даже ступенчато.

2. Дефекты при нагреве и меры их предупреждения

При нагреве заготовок в них могут появиться следующие дефекты:

— окалинообразование или угар,

— обезуглероживание,

— недогрев металла,
— перегревмстальной заготовки,

— пережог металла.

Окалинообразование или угар получается в результате образования оксидов железа на поверхности заготовки яри ее нагреве. Образование окалины обычно называют угаром металла.

Окалина — это хрупкое и непрочное вещество с содержанием до 30% железа. Угар стали, в результате образования окалины, может достигать 4 … 5% от массы заготовки за один нагрев в горнах и несколько меньше (до 3%) в нагревательных печах. Если учесть, что при ковке заготовку приходится нагревать несколько раз (иногда до шести), то станет ясно, какое большое количество металла идет в отходы в результате угара металла.

Количество образующейся окалины зависит от скорости и температуры нагрева метелла, формы заготовки, химического состава стали, вида топлива, пламени и других факторов.

Обезуглероживание происходит одновременно с окислением железа и выражается в том, что при нагреве стали углерод, содержащийся в ее верхних слоях, выгорает и сталь становится более мягкой. Значит химический состав стали изменится и не будет соответствовать той марке, из которой должна быть изготовлена деталь. При уменьшении содержания углерода уменьшается прочность и твердость стали, ухудшается способность ее закаливаться. Глубина обезуглероженного слоя может достигать 2 … 4 мм, поэтому обезуглероживание опасно и для мелких поковок, имеющих небольшие припуски и для поковок, которые после механической обработки подвергаются закалке. Низкоуглеродистая сталь может не закалиться.

Процесс обезуглероживания начинается при температуре 800 … 850 °С. Интенсивность обезуглероживания зависит от содержания углерода в стали.

Чем больше углерода, тем медленнее идет обезуглероживание.

Недогрев — это такой нагрев металла, при котором заготовка нагрелась неравномерно по сечению или участкам длины. Очевидно, что такую заготовку нельзя вынимать из горна или печи и ковать. Если заготовка с одной стороны имеет белый цвет каления, а с другой еще желтый или красный, то из нее будет затруднительно получить поковку требуемой формы. Недогрев заготовок по толщине нельзя обнаружить по цвету каления. Поэтому необходимо знать расчетную или опытную нормативную величину продолжительности нагрева различных по сечению заготовок и строго ее придерживаться. Недогрев может появляться при плохом тепловом режиме.

Перегрев нельзя обнаружить по внешнему виду нагретой заготовки и даже в процессе ее ковки. Деталь, изготовленная из перегретого металла, быстро ломается, так как перегретый металл имеет крупнозернистую структуру и поэтому не прочен. Сильно перегретая заготовка иногда разрушается уже при ковке — в углах появляются трещины. Для предотвращения перегрева не следует допускать выдержки заготовки в горне или печи при высокой температуре больше, чем рекомендуется расчетами или нормативами.

Пережог является опасным дефектом нагрева металла. Явление пережога объясняется следующим образом. При температуре выше 1250 … 1300 °С зерна металла становятся очень крупными, а связь между ними настолько ослабевает, что начинает проникать кислород и сталь при действии на нее небольших сил разрушается. Пережженную сталь необходимо отправлять на переплавку.

Пережог можно обнаружить по внешнему виду нагреваемого металла. Поверхность металла при пережоге имеет ослепительно белый искрящийся цвет. При передвижении пережженной заготовки от нее отлетают ярко-белые искры.

Трещины и раскалывание поковок являются дефектами нагрева металла. Наиболее часто поковки с такими дефектами получают из легированных и инструментальных сталей вследствие несоблюдения режимов нагрева их и продолжения ковки с температурой ниже температуры окончания ковки.

3. Изменения, происходящие в металлах при нагреве и ковке

Пластичность стали увеличивается при нагреве, т. е. когда в ней начинаются внутренние превращения, состоящие в укрупнении зерен и ослаблении связей между ними. Поэтому прочность стали уменьшается, она становится мягкой и пластичной. Это позволяет с меньшими усилиями деформировать металлы.

Зернистое строение металла изменяется в зависимости от температуры и скорости деформирования его. Соответственно этим воздействием на металл изменяется и прочность его.

Износостойкость стальной заготовки. Чем быстрее будет проходить процесс деформации металла от начала ковки до конца ковки, тем металл будет прочнее, следовательно, ковку горячего металла рекомендуется проводить как можно быстрее и сильными ударами, потому что при ковке сильно нагретого металла слабыми ударами в конце ковки он получается – с крупнозернистым строением и поковка будет не прочной. Если требуется небольшая деформация металла, то перед ковкой его можно нагревать несколько ниже температуры начала ковки, имея в виду, что ковка будет закончена до наступления критической температуры (723 °С).

При продолжении ковки ниже критической температуры зерна пластически деформируются (вытягиваются) и остаются в напряженном состоянии, потому что при низкой температуре они уже не успевают переформироваться в более мелкие зерна. После этого металл утрачивает пластичность и становится более прочным, твердым и хрупким.

Упрочнение металла под действием пластической деформации называется Наклепом или Нагартовкой. Наклеп не желателен, так как при этом, кроме хрупкости, резко уменьшается свойство металла обрабатываться резанием.

yaruse.ru

при нагревании металл расширяется или сжимается

При нагреве металл расширяется или сужается

Автор Дед Сиван задал вопрос в разделе Естественные науки

Металлы расширяются или сужаются при нагревании? и от чего зависит степень изменения? от плотности? и получил лучший ответ

Ответ от Egigd[гуру]
Расширяются, естественно… Коэффициент расширения прежде всего зависит от самого вещества. По одной плотности его определить нвозможно.

Ответ от 2 ответа[гуру]

Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: Металлы расширяются или сужаются при нагревании? и от чего зависит степень изменения? от плотности?

Ответ от Маша[мастер]
от температуры нагревания

Ответ от Пользователь удален[мастер]
Расширяются. Зависит от плотности и температуры нагревания.

Ответ от EL!KA[новичек]
Расширяются

Ответ от Ђимур Максютов[гуру]
Расширяются. А коффициэнт теплового расширения — величина индивидуальная для каждого вещества, от плотности не зависит. Для того специальные таблицы есть, где сия величина указана.
Даже сплавы одного и того же металла могут сильно различаться по тепловому расширению в зависимости от состава легирующих элементов.

Ответ от Виктор М Фуксов[мастер]
Все вещества за исключением воды (льда) , чугуна, никеля и еще нескольких сплавов при нагревании расширяются.
Для чистых металлов коэффициент температурного расширения расширения (м/°С) обычно уменьшается с ростом температуры плавления. Для неметаллов такой зависимости нет. А вот, например, кварц вообще пракически не изменяет своего объема при нагревании, таким же свойством обладает сплав инвар.

Ответ от Булат 1[гуру]
ВСЕ вещества расширяются при нагревании, пока не терпят фазовый переход. Причина — броуновское движение

Ответ от Андрей Пивоваров[новичек]
расширяются