Прегряване - Индустрия, производство
Прегряването на метала се характеризира със силен растеж на зърна (до -1–0 номера), значително образуване на мащаб и обезвъглеродяване и може също да бъде придружено от образуване на хлабав мащаб на повърхността на детайла. Едрозърнестата структура на голям и среден ламеларен перлит, образуван по време на прегряване (Фигура 1.4), се характеризира с ниски механични свойства. Силното прегряване на хиперевтектоидната стомана причинява образуването на цементитна мрежа по границите на зърната.
В зависимост от степента на прегряване на метала се образуват следните видове фрактури: нафталин (нафталин) и каменоподобни.
Нафталинова фрактура е равномерна повърхност на фрактура, преминаваща през тялото на големи зърна и има характерен селективен блясък, който се променя с промяна в ъгъла на падане на светлината и е подобен на блясъка на нафталиновите кристали.
Има първично нафталиново счупване, наблюдавано в лята стомана, и вторично нафталиново счупване, наблюдавано в отлети и деформирани стомани след прегряване. Вторичната нафталинова фрактура се различава от първичната по равноосната форма на фасетите, която не е свързана с естеството на кристализацията на стоманата.
В непрекъснато отлята заготовка от релсова стомана се наблюдава предимно счупване на дендритната структура. В същото време в счупването се наблюдават зони на счупване, преминаващи през тялото на дендритите и имащи селективен блясък, характерен за нафталинова фрактура (Фигура 1.5).
Появата на вторична нафталинова фрактура в деформирана стомана се елиминира чрез нормализиране или втвърдяване с високо темпериране. Когато се появи нафталинова фрактура в стоманата след нагряване преди валцуване, тя се коригира чрез гореща пластична деформация.
В релсовата стомана нафталинова фрактура обикновено се открива на междинен етап - след нагряване в методичнафурни преди пластична деформация (Фигура 1.6).
В работата е установено, че образуването на нафталинова фрактура в релсова стомана E76F възниква след нагряване до температури от 1300 ° C или повече и задържане повече от 3 часа.За да се гарантира високото качество и необходимите механични свойства на релсовия метал, температурата на нагряване на машината за непрекъснато леене, като се вземе предвид температурната разлика по дебелината на скалата, се препоръчва да се избере на ниво от 1200–1240 ° C. В този случай температурата на тебешира, валцуван в довършителния стенд, не трябва да надвишава 1050 °C.
Каменноподобната фрактура се характеризира с образуването на хомогенна порьозност на фрактурата, преминаваща по границите на груби зърна, образувани при високи температури и обогатени с различни ограничени разтворими в аустенит фази под формата на малки частици или филми от разтопени евтектики. Излишните нитриди, карбиди, карбонитриди, сулфиди и фосфиди, които са ограничено разтворими в γ-фазата, се утаяват по границите на зърната. Подобна на камък фрактура (Фигура 1.7) в някои случаи може да се характеризира като резултат от прегряване (коригируем тип брак), а в някои случаи - изгаряне (непоправим брак).
Механизмът на образуване на каменоподобна фрактура е следният. При нагряване до температури на прегряване се наблюдава значително нарастване на аустенитните зърна. Разтваря карбиди, нитриди и сулфиди. Поради високата повърхностна активност, сярата и азотът се адсорбират по границите на големите аустенитни зърна и образуват излишни фази, които остават след охлаждане по границите на бившите аустенитни зърна.
Каменната фрактура се разделя на първична, характерна за лятата стомана и свързана с образуването на гранулационна структура на аустенит, която се образува след кристализация при бавно охлаждане при високи температури, и вторична, свързана с прегряване на стоманата по време на нагряване подвалцуване или топлинна обработка. Различават се стабилни и нестабилни каменоподобни счупвания. За коригиране на стабилно каменоподобно счупване е необходимо нагряване до температура малко под критичната, което рядко е осъществимо в практиката на термична обработка на стомана. Нестабилна фрактура, подобна на камък, може да бъде сравнително лесно елиминирана чрез тежка пластична деформация, хомогенизиране или нормализиране, които разтварят утайките по границата на зърното.
Причината за прегряване е превишаването на допустимата температура на нагряване, както и прекалено дългото нагряване във високия температурен диапазон. Прегряването на стоманата се коригира чрез пластична деформация, но ако температурата на метала в края на валцуването е достатъчно висока, тогава в крайния продукт това може да доведе до намаляване на якостта.
Поради намаляването на пластичността на стоманата по време на прегряване по време на валцуване е възможно образуването на големи пукнатини и дефекти, особено в ъглите, ръбовете и краищата на ролката (Фигура 1.8). Дефектите на прегрята стомана обикновено имат удължена форма без остри очертания. Прегряването на метала също се доказва от наличието в структурата на метала на "точки" на прегряване, характеризиращи се с наличието на точково неметално включване и ръб - под формата на лек структурен компонент (Фигура 1.9).