Πώς να θερμάνετε το μέταλλο σε κόκκινο. Θέρμανση μετάλλου με ρεύμα συγκόλλησης

Η θερμική επεξεργασία των μετάλλων είναι ένας από τους κύριους τρόπους βελτίωσης των μηχανικών και φυσικοχημικών χαρακτηριστικών τους: σκληρότητα, αντοχή και άλλα.

Ένας τύπος θερμικής επεξεργασίας είναι η σκλήρυνση. Χρησιμοποιείται με επιτυχία από τον άνθρωπο με βιοτεχνικό τρόπο από τα αρχαία χρόνια. Στο Μεσαίωνα, αυτή η μέθοδος θερμικής επεξεργασίας χρησιμοποιήθηκε για τη βελτίωση της αντοχής και της σκληρότητας των μεταλλικών ειδών οικιακής χρήσης: τσεκούρια, δρεπάνια, πριόνια, μαχαίρια, καθώς και στρατιωτικά όπλα με τη μορφή δόρατων, σπαθιών και άλλων.

Και τώρα χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο για να βελτιώσουν τα χαρακτηριστικά του μετάλλου, όχι μόνο σε βιομηχανική κλίμακα, αλλά και στο σπίτι, κυρίως για τη σκλήρυνση μεταλλικών ειδών οικιακής χρήσης.

Η σκλήρυνση νοείται ως ένας τύπος θερμικής επεξεργασίας ενός μετάλλου, που συνίσταται στη θέρμανση του σε μια θερμοκρασία στην οποία λαμβάνει χώρα μια αλλαγή στη δομή του κρυσταλλικού πλέγματος (πολυμορφικός μετασχηματισμός) και περαιτέρω επιταχυνόμενη ψύξη σε νερό ή σε μέσο ελαίου. Ο σκοπός αυτής της θερμικής επεξεργασίας είναι να αυξήσει τη σκληρότητα του μετάλλου.

Χρησιμοποιείται επίσης σκλήρυνση, στην οποία η θερμοκρασία θέρμανσης του μετάλλου δεν επιτρέπει να πραγματοποιηθεί πολυμορφικός μετασχηματισμός. Σε αυτή την περίπτωση, η κατάστασή του είναι σταθερή, η οποία είναι χαρακτηριστική του μετάλλου στη θερμοκρασία θέρμανσης. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται υπερκορεσμένο στερεό διάλυμα.

Η τεχνολογία σκλήρυνσης πολυμορφικού μετασχηματισμού χρησιμοποιείται κυρίως για προϊόντα από κράμα χάλυβα. Τα μη σιδηρούχα μέταλλα υποβάλλονται σε σκλήρυνση χωρίς να επιτυγχάνεται πολυμορφική αλλαγή.

Μετά από μια τέτοια επεξεργασία, τα κράματα χάλυβα γίνονται πιο σκληρά, αλλά ταυτόχρονα αποκτούν αυξημένη ευθραυστότητα, χάνοντας την ολκιμότητα.

Για να μειωθεί η ανεπιθύμητη ευθραυστότητα μετά από πολύμορφη θέρμανση, εφαρμόζεται μια θερμική επεξεργασία που ονομάζεται σκλήρυνση. Πραγματοποιείται σε χαμηλότερη θερμοκρασία με σταδιακή περαιτέρω ψύξη του μετάλλου. Με αυτόν τον τρόπο, αφαιρείται η καταπόνηση του μετάλλου μετά τη διαδικασία σκλήρυνσης, και μειώνεται η ευθραυστότητά του.

Κατά την απόσβεση χωρίς πολυμορφικό μετασχηματισμό, δεν υπάρχει πρόβλημα με υπερβολική ευθραυστότητα, αλλά η σκληρότητα του κράματος δεν φτάνει την απαιτούμενη τιμή, επομένως, κατά την επαναλαμβανόμενη θερμική επεξεργασία, που ονομάζεται γήρανση, αντίθετα, αυξάνεται λόγω της αποσύνθεσης ενός υπερκορεσμένο στερεό διάλυμα.

Χαρακτηριστικά της σκλήρυνσης του χάλυβα

Τα προϊόντα και τα κράματα από ανοξείδωτο χάλυβα που προορίζονται για την κατασκευή τους σκληρύνονται κυρίως. Έχουν μαρτενσιτική δομή και χαρακτηρίζονται από αυξημένη σκληρότητα, που οδηγεί στην ευθραυστότητα των προϊόντων.

Εάν η θερμική επεξεργασία τέτοιων προϊόντων πραγματοποιείται με θέρμανση μέχρι ορισμένη θερμοκρασίαακολουθούμενη από ταχεία σκλήρυνση, μπορεί να επιτευχθεί αύξηση του ιξώδους. Αυτό θα επιτρέψει τη χρήση τέτοιων προϊόντων σε διάφορους τομείς.

Τύποι σκλήρυνσης χάλυβα

Ανάλογα με τον σκοπό των ανοξείδωτων προϊόντων, είναι δυνατό να σκληρυνθεί ολόκληρο το αντικείμενο ή μόνο εκείνο το τμήμα του, το οποίο πρέπει να λειτουργεί και να έχει αυξημένα χαρακτηριστικά αντοχής.

Επομένως, η σκλήρυνση των ανοξείδωτων προϊόντων χωρίζεται σε δύο μεθόδους: παγκόσμια και τοπική.

Ψυκτικό μέσο

Η επίτευξη των απαιτούμενων ιδιοτήτων των ανοξείδωτων υλικών εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την επιλογή της μεθόδου ψύξης τους.

Διαφορετικές ποιότητες ανοξείδωτου χάλυβα ψύχονται με διαφορετικούς τρόπους. Εάν οι χάλυβες χαμηλού κράματος ψύχονται σε νερό ή στα διαλύματά του, τότε για ανοξείδωτα κράματα, χρησιμοποιούνται διαλύματα λαδιού για αυτούς τους σκοπούς.

Σημαντικό: Όταν επιλέγετε ένα μέσο στο οποίο το μέταλλο ψύχεται μετά τη θέρμανση, θα πρέπει να λάβετε υπόψη ότι η ψύξη στο νερό είναι ταχύτερη από ότι στο λάδι! Για παράδειγμα, το νερό στους 18°C ​​μπορεί να κρυώσει ένα κράμα κατά 600°C σε ένα δευτερόλεπτο, αλλά το λάδι μόνο κατά 150°C.

Για να επιτευχθεί υψηλή σκληρότητα του μετάλλου, η ψύξη πραγματοποιείται σε ροή κρύο νερό. Επίσης, για να αυξηθεί το αποτέλεσμα σβέσης, παρασκευάζεται διάλυμα άλμης για ψύξη προσθέτοντας περίπου 10% χλωριούχο νάτριο στο νερό ή χρησιμοποιείται όξινο μέσο στο οποίο χρησιμοποιείται τουλάχιστον 10% οξύ (συνήθως θειικό οξύ).

Εκτός από την επιλογή του μέσου ψύξης, σημαντική είναι και η λειτουργία και η ταχύτητα ψύξης. Ο ρυθμός μείωσης της θερμοκρασίας πρέπει να είναι τουλάχιστον 150°C ανά δευτερόλεπτο. Έτσι, σε 3 δευτερόλεπτα η θερμοκρασία του κράματος πρέπει να πέσει στους 300°C. Μια περαιτέρω μείωση της θερμοκρασίας μπορεί να πραγματοποιηθεί οπωσδήποτε, καθώς η δομή που στερεώνεται ως αποτέλεσμα της ταχείας ψύξης σε χαμηλές θερμοκρασίες δεν θα καταρρέει πλέον.

Σημαντικό: Η πολύ γρήγορη ψύξη του μετάλλου οδηγεί στην υπερβολική ευθραυστότητά του! Αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την αυτοσκλήρυνση.

Υπάρχουν οι παρακάτω μέθοδοι ψύξης:

• Χρησιμοποιώντας ένα μέσο, ​​όταν το προϊόν τοποθετείται σε υγρό και διατηρείται εκεί μέχρι να κρυώσει τελείως.
• Ψύξη σε δύο υγρά μέσα: λάδι και νερό (ή διάλυμα άλατος) για ανοξείδωτους χάλυβες. Τα προϊόντα που κατασκευάζονται από ανθρακούχο χάλυβα ψύχονται πρώτα σε νερό, καθώς είναι ένα ταχέως ψυκτικό μέσο, ​​και στη συνέχεια σε λάδι.
• Η μέθοδος jet, όταν το τμήμα ψύχεται με πίδακα νερού. Αυτό είναι πολύ βολικό όταν θέλετε να σκληρύνετε μια συγκεκριμένη περιοχή του προϊόντος.
• Η μέθοδος της σταδιακής ψύξης σε συμμόρφωση με τις συνθήκες θερμοκρασίας.

Θερμοκρασιακό καθεστώς

Το σωστό καθεστώς θερμοκρασίας για τη σκλήρυνση των ανοξείδωτων προϊόντων είναι σημαντική προϋπόθεση για την ποιότητά τους. Για επίτευγμα καλή απόδοσηθερμαίνονται ομοιόμορφα στους 750-850°C και στη συνέχεια ψύχονται γρήγορα σε θερμοκρασία 400-450°C.

Σημαντικό: Η θέρμανση του μετάλλου πάνω από το σημείο ανακρυστάλλωσης οδηγεί σε μια χονδρόκοκκη δομή που χειροτερεύει τις ιδιότητές του: υπερβολική ευθραυστότητα, που οδηγεί σε ρωγμές!

Για την ανακούφιση της πίεσης μετά τη θέρμανση στην επιθυμητή θερμοκρασία σκλήρυνσης μετάλλου, μερικές φορές χρησιμοποιείται σταδιακή ψύξη των προϊόντων, μειώνοντας σταδιακά τη θερμοκρασία σε κάθε στάδιο θέρμανσης. Αυτή η τεχνολογία σας επιτρέπει να αφαιρέσετε πλήρως τις εσωτερικές πιέσεις και να αποκτήσετε ένα ανθεκτικό προϊόν με την επιθυμητή σκληρότητα.

Πώς να σκληρύνετε το μέταλλο στο σπίτι

Χρησιμοποιώντας βασικές γνώσεις, μπορείτε να σκληρύνετε τον χάλυβα στο σπίτι. Η θέρμανση μετάλλων πραγματοποιείται συνήθως με χρήση φωτιάς, ηλεκτρικών φούρνων ή καυστήρων με χρήση αερίου.

Μετριάζοντας ένα τσεκούρι σε φωτιά και σε φούρνο

Εάν θέλετε να δώσετε πρόσθετη δύναμη στα οικιακά εργαλεία, για παράδειγμα, για να κάνετε ένα τσεκούρι πιο ανθεκτικό, τότε ο ευκολότερος τρόπος για να το σκληρύνετε μπορεί να γίνει στο σπίτι.

Τα τσεκούρια σφραγίζονται κατά την κατασκευή, με τα οποία μπορείτε να αναγνωρίσετε την ποιότητα του χάλυβα. Θα εξετάσουμε τη διαδικασία σκλήρυνσης χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα τον χάλυβα εργαλείων U7.

Η τεχνολογία πρέπει να εκτελείται σύμφωνα με τους ακόλουθους κανόνες:

1. Ανόπτηση. Πριν από την επεξεργασία, θαμπώστε την αιχμηρή άκρη της λεπίδας και τοποθετήστε το τσεκούρι σε ένα φούρνο με τούβλα για να ζεσταθεί. Η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας πρέπει να παρακολουθείται προσεκτικά για να αποφευχθεί η υπερθέρμανση (επιτρεπόμενη θέρμανση 720-780°C). Οι πιο προχωρημένοι δάσκαλοι αναγνωρίζουν τη θερμοκρασία από το χρώμα της θερμότητας.

Και οι αρχάριοι μπορούν να μάθουν τη θερμοκρασία με έναν μαγνήτη. Εάν ο μαγνήτης δεν κολλάει πλέον στο μέταλλο, τότε το τσεκούρι έχει θερμανθεί πάνω από 768 ° C (κόκκινο-μπορντώ χρώμα) και ήρθε η ώρα να κρυώσει.

Με ένα πόκερ, μετακινήστε ένα καυτό τσεκούρι στην πόρτα του φούρνου, αφαιρέστε τη θερμότητα βαθιά μέσα, κλείστε την πόρτα και τη βαλβίδα, αφήστε το θερμαινόμενο μέταλλο στον φούρνο για 10 ώρες. Αφήστε το τσεκούρι να κρυώσει σταδιακά με τη σόμπα.

2. Σκλήρυνση χάλυβα. Ζεσταίνουμε το τσεκούρι σε φωτιά, σόμπα ή σόμπα σε σκούρο κόκκινο χρώμα - θερμοκρασία 800-830 ° C (ο μαγνήτης έχει σταματήσει να μαγνητίζει, περιμένετε άλλα 2-3 λεπτά).

Η σκλήρυνση πραγματοποιείται σε θερμαινόμενο νερό (30°C) και λάδι. Χαμηλώστε τη λεπίδα του τσεκούρι στο νερό κατά 3-4 cm, μετακινώντας την εντατικά.

3. Απελευθέρωση λεπίδας τσεκούρι. Η σκλήρυνση μειώνει την ευθραυστότητα του χάλυβα και ανακουφίζει από την εσωτερική καταπόνηση. Τρίψτε το μέταλλο με γυαλόχαρτο για να διακρίνετε καλύτερα τα χρώματα της λευκότητας.

Διατηρούμε το τσεκούρι για 1 ώρα στο φούρνο, σε θερμοκρασία 270-320°C. Μετά την έκθεση, αφαιρέστε και ψύξτε στον αέρα.

Βίντεο:θερμική επεξεργασία ενός τσεκούρι στο σπίτι, τρία στάδια: ανόπτηση, σκλήρυνση, σκλήρυνση.

Σκλήρυνση με μαχαίρι

Συνιστάται η χρήση κλιβάνων ανεξάρτητα για τη σκλήρυνση μετάλλων. Για είδη οικιακής χρήσης με τη μορφή μαχαιριών, τσεκουριών και άλλων, οι φούρνοι σιγαστήρα μικρού μεγέθους είναι οι πλέον κατάλληλοι. Σε αυτά, είναι δυνατό να επιτευχθεί μια θερμοκρασία σκλήρυνσης πολύ υψηλότερη από ό, τι στη φωτιά και είναι ευκολότερο να επιτευχθεί ομοιόμορφη θέρμανση του μετάλλου.

Ένας τέτοιος φούρνος μπορεί να κατασκευαστεί ανεξάρτητα. Στο Διαδίκτυο μπορείτε να βρείτε πολλές απλές επιλογές για το σχεδιασμό του. Σε τέτοιους κλιβάνους, ένα μεταλλικό προϊόν μπορεί να θερμανθεί στους 700-900°C.

Σκεφτείτε πώς να σκληρύνετε ένα μαχαίρι από ανοξείδωτο χάλυβα στο σπίτι χρησιμοποιώντας έναν ηλεκτρικό φούρνο. Για ψύξη, αντί για νερό ή λάδι, χρησιμοποιείται λιωμένο κερί στεγανοποίησης (μπορείτε να το προμηθευτείτε σε στρατιωτική μονάδα).

Θέρμανση μετάλλου με ρεύμα συγκόλλησης. Νόμος Joule-Lenz. Ηλεκτρική αντίσταση μετάλλου.

Όλα τα στοιχεία μεταφοράς ρεύματος θερμαίνονται ηλεκτροπληξίακαι η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται σε οποιοδήποτε τμήμα του ηλεκτρικού κυκλώματος με ενεργή αντίσταση R=R(t), η οποία είναι συνάρτηση των t και τ σε ρεύμα I=I(t) ανάλογα με το χρόνο t, προσδιορίζεται από το Νόμος Joule-Lenz:

το γενικός τύπος, το οποίο δεν δείχνει και δεν καθορίζει συγκεκριμένες θερμοκρασίες στη ζώνη άρθρωσης όταν θερμαίνεται με ρεύμα συγκόλλησης.

Ωστόσο, πρέπει να θυμόμαστε ότι η τιμή των R και I εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη διάρκεια της ροής αυτού του ρεύματος.

Οι μηχανές επαφής κατασκευάζονται δομικά με τέτοιο τρόπο ώστε η μεγαλύτερη ποσότητα θερμότητας να απελευθερώνεται μεταξύ των ηλεκτροδίων.

Η συγκόλληση με σημείο ραφής έχει τον μεγαλύτερο αριθμό τμημάτων ηλεκτροδίου-ηλεκτροδίου, το συνολικό ποσό αντίστασης είναι το άθροισμα της αντίστασης του τμήματος ηλεκτροδίου + λεπτομέρεια - λεπτομέρεια+ λεπτομέρεια + ηλεκτρόδιο - λεπτομέρεια

Ree \u003d 2Red + Rdd + 2Rd

Όλα τα συστατικά της συνολικής αντίστασης Ree αλλάζουν συνεχώς κατά τη διάρκεια του θερμικού κύκλου της συγκόλλησης.

Αντίσταση επαφής - Το Rdd είναι το μεγαλύτερο σε αξία, επειδή. Η επαφή πραγματοποιείται κατά μήκος μικροπροεξοχών και η περιοχή της φυσικής επαφής είναι μικρή.

Επιπλέον, στην επιφάνεια του εξαρτήματος υπάρχουν μεμβράνες οξειδίου και διάφορες προσμείξεις.

Επειδή Συγκολλάμε κυρίως χάλυβες και κράματα με σημαντική αντοχή, τότε η πλήρης κατάρρευση των μικροτραχυτοτήτων συμβαίνει μόνο όταν θερμαίνονται με ρεύμα συγκόλλησης σε θερμοκρασίες περίπου 600 βαθμών C

Η αντίσταση στην επαφή ηλεκτροδίου-εξαρτήματος είναι πολύ μικρότερη από το Rdd, επειδή Το μαλακότερο και πιο θερμικά αγώγιμο υλικό των ηλεκτροδίων εισάγεται ενεργά μεταξύ των προεξοχών της μικροτραχύτητας των εξαρτημάτων.

Η αυξημένη αντίσταση στις επαφές οφείλεται επίσης στο γεγονός ότι υπάρχει μια απότομη καμπυλότητα της γραμμής ρεύματος στις περιοχές επαφής, η οποία καθορίζει υψηλότερη αντίσταση λόγω αύξησης της διαδρομής ρεύματος.

Η αντίσταση επαφής Rdd και Red εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον καθαρισμό της επιφάνειας για συγκόλληση.

Μετρώντας 2 πλάκες, πάχους 3 mm, πολύ ισχυρά συμπιεσμένα 200N σύμφωνα με το σχήμα αμπερόμετρο-βολτόμετρο, λάβαμε τις ακόλουθες τιμές:

Καθαρισμός επιφανειών με κύκλο και λείανση: 100 µOhm

Συμπέρασμα: άλεσμα

Στην πράξη χρησιμοποιείται χάραξη (κατά τη συγκόλληση μεγάλων επιφανειών), επιφανειακή επεξεργασία με μεταλλικές βούρτσες, αμμοβολή και αμμοβολή.

Στην συγκόλληση εξ επαφής προσπαθούν να χρησιμοποιήσουν χάλυβα ψυχρής έλασης στην επιφάνεια του οποίου μπορεί να υπάρχουν υπολείμματα λαδιού.

Αν δεν υπάρχει σκουριά στην επιφάνεια, τότε αρκεί να απολιπανθούν οι προς συγκόλληση επιφάνειες.

Η αντίσταση επαφής των καθαρών αλλά επικαλυμμένων με οξείδιο εξαρτημάτων μειώνεται με την αύξηση των δυνάμεων συμπίεσης. Αυτό οφείλεται στη μεγαλύτερη παραμόρφωση των μικροπροεξοχών.

Ανοίγουμε το ρεύμα, η υψηλότερη πυκνότητα της γραμμής ροής συγκεντρώνεται σε νεανικές επιφάνειες. Ρεύμα μέσω των επαφών, που σχηματίζεται κατά την παραμόρφωση των μικροπροεξοχών.

Στην αρχική χρονική στιγμή, η πυκνότητα ρεύματος στο υλικό του εξαρτήματος είναι μικρότερη, επειδή Οι γραμμές ρεύματος κατανέμονται σχετικά ομοιόμορφα και στην επαφή τμήματος-τμήματος, το ρεύμα ρέει μόνο μέσα από τις ζώνες αγωγιμότητας, επομένως, η πυκνότητα ρεύματος είναι υψηλότερη από ό,τι στο μεγαλύτερο μέρος του εξαρτήματος και η παραγωγή θερμότητας και η θέρμανση σε αυτήν την περιοχή είναι πιο σημαντική.

Το μέταλλο σε επαφή θα γίνει όλκιμο. Παραμορφώνεται υπό την επίδραση της δύναμης συγκόλλησης, η περιοχή των αγώγιμων επαφών θα αυξηθεί και όταν επιτευχθεί t=600 degC (σε εκατοστά του δευτερολέπτου), οι μικροπροεξοχές παραμορφώνονται πλήρως, οι μεμβράνες οξειδίου καταστρέφονται μερικώς, μερικώς διαχέονται στη μάζα του εξαρτήματος και ο ρόλος της αντίστασης επαφής Rdd θα πάψει να είναι πρωταρχικός στη διαδικασία θέρμανσης.

Ωστόσο, μέχρι αυτή τη στιγμή η θερμοκρασία στην περιοχή επαφής μέρους του τμήματος θα είναι η υψηλότερη, η ειδική αντίσταση του υλικού ρ θα είναι η υψηλότερη και η απελευθέρωση θερμότητας θα είναι ούτως ή άλλως πιο έντονη σε αυτή τη ζώνη.

Με επαρκείς πυκνότητες ρεύματος για τη διάρκεια της ροής του, εκεί αρχίζει η τήξη του μετάλλου.

Η εμφάνιση μιας ισοθερμικής τήξης ακριβώς στην επαφή μέρους-εξαρτήματος θα διευκολυνθεί από τη μικρότερη απομάκρυνση θερμότητας από αυτήν την περιοχή, την αντίσταση του ίδιου του εξαρτήματος.

Εγγενής αντίσταση του εξαρτήματος

Τομή S του αγωγού

Ο συντελεστής Α αυξάνει την εξάπλωση της γραμμής ροής στη μάζα του εξαρτήματος, ενώ υπάρχει αύξηση στην πραγματική περιοχή διασποράς

dk - διάμετρος εξάπλωσης

Ένα \u003d 0,8-0,95, εξαρτάται από τη σκληρότητα του υλικού και σε μεγαλύτερο βαθμό από την ειδική αντίσταση.

Από την αναλογία dk / δ \u003d 3-5 A \u003d 0,8

Προφανώς, η αντίσταση του εξαρτήματος εξαρτάται από το πάχος, αυτό λαμβάνεται υπόψη από τον συντελεστή Α και από την ηλεκτρική ειδική αντίσταση του υλικού του εξαρτήματος ρ, εξαρτάται από χημική σύνθεση.

Επιπλέον, η ειδική αντίσταση εξαρτάται από τη θερμοκρασία.

ρ(t)=ρ0*(1+αp*T)

Στη διαδικασία της συγκόλλησης με τη ροή του ρεύματος, το t μετράται από την επαφή έως το tmelt και πάνω

Tmelt=1530 degC

Όταν επιτευχθεί το tm, η ειδική αντίσταση αυξάνεται απότομα.

αρ - συντελεστής θερμοκρασίας

αρ=0,004 1/degC - για καθαρά μέταλλα

αρ=0,001-0,003 1/degC- για κράματα

Η τιμή του αρ μειώνεται με την αύξηση του βαθμού απολίνωσης.

Με αύξηση της θερμοκρασίας, το μέταλλο, τόσο σε επαφή όσο και στο μεγαλύτερο μέρος κάτω από τα ηλεκτρόδια, παραμορφώνεται, η περιοχή επαφής αυξάνεται και εάν η επιφάνεια εργασίας των ηλεκτροδίων είναι σφαιρική, τότε η περιοχή επαφής μπορεί να αυξηθεί κατά 1,5-2 φορές .

Γράφημα της μεταβολής της αντίστασης κατά τη διαδικασία συγκόλλησης.

Την αρχική στιγμή, η αντίσταση του εξαρτήματος αυξάνεται λόγω αύξησης της θερμοκρασίας και αύξησης της ηλεκτρικής αντίστασης, στη συνέχεια το μέταλλο γίνεται πλαστικό και η περιοχή επαφής αρχίζει να αυξάνεται λόγω της εσοχής των ηλεκτροδίων στην επιφάνεια του μέρος, καθώς και αύξηση του μεγέθους της περιοχής επαφής τμήμα-τμήμα.

Η συνολική αντίσταση θα μειωθεί καθώς απενεργοποιείται το ρεύμα συγκόλλησης. Ωστόσο, αυτό ισχύει για τη συγκόλληση χάλυβα με άνθρακα και χαμηλού κράματος.

Για τη συγκόλληση κραμάτων Ni και Cr σε υψηλή θερμοκρασία, η αντίσταση μπορεί ακόμη και να αυξηθεί.

Πεδίο ηλεκτρικού και θερμοκρασίας.

Ο νόμος Joule-Lenz Q \u003d IRt δείχνει την παραγωγή θερμότητας σε στοιχεία που μεταφέρουν ρεύμα και οι διαδικασίες αφαίρεσης θερμότητας συνεχίζονται.

Χάρη στην ενεργό ψύξη των ηλεκτροδίων και την αύξηση της απομάκρυνσης θερμότητας σε αυτά, αποκτάμε φακοειδές σχήμα του χυτού πυρήνα.

Αλλά ένα τέτοιο σχήμα δεν είναι πάντα δυνατό να αποκτηθεί, ειδικά όταν συγκολλώνται ανόμοια, διαφορετικού πάχους υλικά και λεπτά μέρη.

Γνωρίζοντας τη φύση του πεδίου θερμοκρασίας στη ζώνη συγκόλλησης, είναι δυνατό να αναλυθεί:

1) Διαστάσεις του χυτού πυρήνα.
2) Μέγεθος HAZ (δομή)
3) Το μέγεθος των υπολειμματικών τάσεων, δηλ. ιδιότητες σύνδεσης.

Πεδίο θερμοκρασίας - ένα σύνολο θερμοκρασιών σε διάφορα σημεία του τμήματος σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή.

Τα σημεία με την ίδια θερμοκρασία που συνδέονται με μια γραμμή ονομάζονται ισόθερμα.

Το μέγεθος του καθαρού πυρήνα στη μικροτομή υποδεικνύει την ισόθερμο τήξης κατά μήκος των ορίων του χυτού πυρήνα.

Τελικά, η θερμοκρασία και το μέγεθος της ισοθερμικής τήξης, δηλ. ο χυτός πυρήνας, επηρεάζει κυρίως την αντίσταση του εξαρτήματος.

Ο ιδρυτής - Gelman, πήρε δύο μέρη 2 + 2 mm, γυάλισε, χάραξε και πήρε ένα χυτό πυρήνα. Πήρα τα εξαρτήματα και πήρα και ένα χυτό πυρήνα.

Ωστόσο, οι δυσκολίες που προκύπτουν κατά τη συγκόλληση ετερογενών πάχους μας αναγκάζουν να διερευνήσουμε την κατανομή των θερμικών πεδίων στη ζώνη συγκόλλησης.

Η πυκνότητα ρεύματος είναι ο αριθμός των φορτίων που διέρχονται για 1 δευτερόλεπτο από μια μικρή περιοχή κάθετη προς την κατεύθυνση κίνησης των φορτίων, διαιρούμενο με το μήκος της επιφάνειάς του.

Η διαδικασία σκλήρυνσης του χάλυβα σάς επιτρέπει να αυξήσετε τη σκληρότητα του προϊόντος κατά περίπου 3-4 φορές. Πολλοί κατασκευαστές πραγματοποιούν παρόμοια διαδικασία κατά τη στιγμή της παραγωγής, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις πρέπει να επαναληφθεί, καθώς η σκληρότητα του χάλυβα ή άλλου κράματος είναι χαμηλή. Αυτός είναι ο λόγος που πολλοί αναρωτιούνται πώς να σκληρύνουν το μέταλλο στο σπίτι;

Μεθοδολογία

Προκειμένου να πραγματοποιηθούν εργασίες για τη σκλήρυνση του χάλυβα, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη πώς εκτελείται σωστά μια τέτοια διαδικασία. Η σκλήρυνση είναι μια διαδικασία αύξησης της σκληρότητας της επιφάνειας ενός σιδήρου ή κράματος, η οποία περιλαμβάνει θέρμανση του δείγματος σε υψηλή θερμοκρασία και στη συνέχεια ψύξη του. Παρά το γεγονός ότι με την πρώτη ματιά η διαδικασία που εξετάζουμε είναι απλή, διαφορετικές ομάδες μετάλλων διαφέρουν ως προς την περίεργη δομή και τα χαρακτηριστικά τους.

Η θερμική επεξεργασία στο σπίτι δικαιολογείται στις ακόλουθες περιπτώσεις:

1. Εάν είναι απαραίτητο, σκληρύνετε το υλικό, για παράδειγμα στην κοπτική άκρη. Ένα παράδειγμα είναι η σκλήρυνση των σμίλων και των καλέμιων.
2. Εάν είναι απαραίτητο, αυξήστε την πλαστικότητα του αντικειμένου. Αυτό είναι συχνά απαραίτητο σε περίπτωση θερμής σφυρηλάτησης.

Η επαγγελματική σκλήρυνση του χάλυβα είναι μια δαπανηρή διαδικασία. Το κόστος 1 κιλού αύξησης της σκληρότητας της επιφάνειας κοστίζει περίπου 200 ρούβλια. Είναι δυνατό να οργανωθεί η σκλήρυνση του χάλυβα στο σπίτι μόνο λαμβάνοντας υπόψη όλα τα χαρακτηριστικά αύξησης της σκληρότητας της επιφάνειας.

Χαρακτηριστικά διαδικασίας

Είναι δυνατή η σκλήρυνση του χάλυβα, λαμβάνοντας υπόψη τα ακόλουθα σημεία:

1. Η θέρμανση πρέπει να είναι ομοιόμορφη. Μόνο σε αυτή την περίπτωση η δομή του υλικού είναι ομοιογενής.
2. Η θέρμανση του χάλυβα πρέπει να πραγματοποιείται χωρίς το σχηματισμό μαύρων ή μπλε κηλίδων, γεγονός που υποδηλώνει ισχυρή υπερθέρμανση της επιφάνειας.
3. Το δείγμα δεν πρέπει να θερμαίνεται στην ακραία κατάσταση, καθώς οι αλλαγές στη δομή θα είναι μη αναστρέψιμες.
4. Το έντονο κόκκινο χρώμα του μετάλλου υποδηλώνει την ορθότητα της θέρμανσης του χάλυβα.
5. Η ψύξη πρέπει επίσης να πραγματοποιείται ομοιόμορφα, για την οποία χρησιμοποιείται υδατόλουτρο.

Εξοπλισμός και χαρακτηριστικά της διαδικασίας

Συχνά χρησιμοποιείται ειδικός εξοπλισμός για τη θέρμανση της επιφάνειας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι είναι αρκετά δύσκολο να θερμανθεί ο χάλυβας στο σημείο τήξης. Στο σπίτι, χρησιμοποιείται συχνά ο ακόλουθος εξοπλισμός:

1. ηλεκτρικός φούρνος?
2. καμινέτο;
3. θερμικός φούρνος?
4. μια μεγάλη φωτιά που είναι χτισμένη γύρω για να ανακατευθύνει τη θερμότητα.

Κατά την επιλογή μιας πηγής θερμότητας, πρέπει να ληφθεί υπόψη το γεγονός ότι το εξάρτημα πρέπει να τοποθετηθεί πλήρως στον κλίβανο ή στη φωτιά στην οποία πραγματοποιείται θέρμανση. Θα είναι σωστό να επιλέξετε εξοπλισμό και ανάλογα με τον τύπο του μετάλλου που θα υποβληθεί σε επεξεργασία. Όσο μεγαλύτερη είναι η αντοχή της δομής, τόσο περισσότερο θερμαίνεται το κράμα για να προσδώσει πλαστικότητα.

Στην περίπτωση που είναι απαραίτητο να σκληρυνθεί μόνο μέρος του εξαρτήματος, χρησιμοποιείται σκλήρυνση με πίδακα. Προβλέπει έναν πίδακα κρύου νερού για να χτυπήσει μόνο ένα συγκεκριμένο μέρος του εξαρτήματος.

Μια μπανιέρα με νερό ή ένα βαρέλι, καθώς και ένας κουβάς, χρησιμοποιείται συχνά για την ψύξη του χάλυβα. Είναι σημαντικό να ληφθεί υπόψη το γεγονός ότι σε ορισμένες περιπτώσεις πραγματοποιείται σταδιακή ψύξη, σε άλλες γρήγορη και απότομη.

Αυξάνοντας τη σκληρότητα σε ανοιχτή φωτιά

Στην καθημερινή ζωή, η σκλήρυνση πραγματοποιείται συχνά σε ανοιχτή φωτιά. Αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη μόνο για μια εφάπαξ διαδικασία σκλήρυνσης επιφάνειας.

Όλες οι εργασίες μπορούν να χωριστούν σε διάφορα στάδια:

1. πρώτα πρέπει να ανάψετε φωτιά.
2. τη στιγμή της πυρκαγιάς, προετοιμάζονται δύο μεγάλα δοχεία που θα αντιστοιχούν στο μέγεθος του εξαρτήματος.
3. Για να δώσει περισσότερη θερμότητα η φωτιά, πρέπει να προσφέρετε μεγάλη ποσότητα άνθρακα. δίνουν πολλή θερμότητα για μεγάλο χρονικό διάστημα?
4. ένα δοχείο πρέπει να περιέχει νερό, το άλλο - λάδι κινητήρα.
5. πρέπει να χρησιμοποιούνται ειδικά εργαλεία με τα οποία θα συγκρατείται το ζεστό τεμάχιο εργασίας. στο βίντεο μπορείτε συχνά να βρείτε λαβίδες σιδηρουργίας, οι οποίες είναι πιο αποτελεσματικές.
6. μετά την προετοιμασία απαραίτητα εργαλείαθα πρέπει να βάλετε το αντικείμενο στο κέντρο της φλόγας. Ταυτόχρονα, είναι δυνατό να θάψετε το τμήμα στα ίδια τα βάθη των κάρβουνων, γεγονός που θα εξασφαλίσει ότι το μέταλλο θερμαίνεται σε κατάσταση τήξης.
7. χόβολα που έχουν φωτεινό άσπρο χρώμα- πιο ζεστό από άλλα. η διαδικασία τήξης μετάλλου πρέπει να παρακολουθείται στενά. η φλόγα πρέπει να είναι κατακόκκινη, αλλά όχι λευκή. αν η φωτιά είναι λευκή, τότε υπάρχει πιθανότητα υπερθέρμανσης του μετάλλου. σε αυτή την περίπτωση, η απόδοση μειώνεται σημαντικά και η διάρκεια ζωής μειώνεται.
8. το σωστό χρώμα, ομοιόμορφο σε ολόκληρη την επιφάνεια, καθορίζει την ομοιομορφία της θέρμανσης του μετάλλου.
9. εάν προκύψει σκοτάδι μπλε χρώματος, τότε αυτό υποδηλώνει έντονη μαλάκυνση του μετάλλου, δηλαδή γίνεται υπερβολικά όλκιμο. αυτό δεν πρέπει να επιτρέπεται, καθώς η δομή παραβιάζεται σημαντικά.
10. όταν το μέταλλο θερμανθεί πλήρως, πρέπει να αφαιρεθεί από την εστία.
11. Μετά από αυτό, το καυτό μέταλλο πρέπει να τοποθετηθεί σε δοχείο με λάδι με συχνότητα 3 δευτερολέπτων.
12. το τελικό στάδιο μπορεί να ονομαστεί βύθιση του τμήματος στο νερό. Ταυτόχρονα, πραγματοποιείται περιοδικά ανακίνηση του νερού. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το νερό θερμαίνεται γρήγορα γύρω από το προϊόν.

Κατά την εκτέλεση εργασιών, πρέπει να δίνεται προσοχή στην προσοχή, καθώς το καυτό λάδι μπορεί να βλάψει το δέρμα. Στο βίντεο, μπορείτε να προσέξετε τι χρώμα πρέπει να έχει η επιφάνεια όταν επιτευχθεί ο επιθυμητός βαθμός πλαστικότητας. Αλλά για τη σκλήρυνση των μη σιδηρούχων μετάλλων, είναι συχνά απαραίτητο να ασκείται μια θερμοκρασία στην περιοχή από 700 έως 900 βαθμούς Κελσίου. Είναι πρακτικά αδύνατο να θερμανθούν μη σιδηρούχα κράματα σε ανοιχτή φωτιά, καθώς είναι αδύνατο να επιτευχθεί τέτοια θερμοκρασία χωρίς ειδικό εξοπλισμό. Ένα παράδειγμα είναι η χρήση ενός ηλεκτρικού κλιβάνου, ο οποίος είναι ικανός να θερμάνει την επιφάνεια έως και 800 βαθμούς Κελσίου.

Εάν γνωρίζετε πώς να σκληρύνετε σωστά το μέταλλο, τότε ακόμη και στο σπίτι μπορείτε να αυξήσετε τη σκληρότητα των μεταλλικών προϊόντων κατά δύο έως τρεις φορές. Οι λόγοι για τους οποίους αυτό είναι απαραίτητο μπορεί να είναι πολύ διαφορετικοί. Μια τέτοια τεχνολογική λειτουργία, ειδικότερα, απαιτείται εάν το μέταλλο πρέπει να σκληρυνθεί αρκετά ώστε να μπορεί να κόβει γυαλί.

Τις περισσότερες φορές, είναι απαραίτητο να σκληρύνετε το εργαλείο κοπής και η θερμική επεξεργασία πραγματοποιείται όχι μόνο εάν είναι απαραίτητο να αυξηθεί η σκληρότητά του, αλλά και όταν αυτό το χαρακτηριστικό πρέπει να μειωθεί. Όταν η σκληρότητα του εργαλείου είναι πολύ χαμηλή, το τμήμα κοπής του θα μπλοκάρει κατά τη λειτουργία, αλλά αν είναι υψηλή, το μέταλλο θα θρυμματιστεί υπό την επίδραση μηχανικών φορτίων.

Λίγοι γνωρίζουν ότι υπάρχει ένας εύκολος τρόπος να ελέγξετε πόσο καλά έχει σκληρυνθεί ένα χαλύβδινο εργαλείο, όχι μόνο στην παραγωγή ή στο σπίτι, αλλά και σε ένα κατάστημα κατά την αγορά. Για να εκτελέσετε έναν τέτοιο έλεγχο, χρειάζεστε ένα κανονικό αρχείο. Εκτελούνται κατά μήκος του τμήματος κοπής του αγορασμένου εργαλείου. Εάν έχει σκληρυνθεί άσχημα, τότε η λίμα θα φαίνεται να κολλάει στο τμήμα εργασίας της και στην αντίθετη περίπτωση, θα απομακρύνεται εύκολα από το δοκιμασμένο εργαλείο, ενώ το χέρι στο οποίο βρίσκεται το αρχείο δεν θα αισθάνεται ανωμαλίες στο επιφάνεια του προϊόντος.

Εάν, ωστόσο, αποδείχθηκε ότι είχατε ένα εργαλείο στη διάθεσή σας, η ποιότητα της σκλήρυνσης του οποίου δεν σας ταιριάζει, δεν πρέπει να ανησυχείτε για αυτό. Αυτό το πρόβλημα επιλύεται αρκετά εύκολα: είναι δυνατή η σκλήρυνση του μετάλλου ακόμη και στο σπίτι, χωρίς τη χρήση εξελιγμένου εξοπλισμού και ειδικών συσκευών για αυτό. Ωστόσο, θα πρέπει να γνωρίζετε ότι οι χάλυβες χαμηλών εκπομπών άνθρακα δεν μπορούν να σκληρυνθούν. Ταυτόχρονα, η σκληρότητα του άνθρακα και αρκετά εύκολο να αυξηθεί ακόμη και στο σπίτι.

Τεχνολογικές αποχρώσεις σκλήρυνσης

Η σκλήρυνση, η οποία είναι ένας από τους τύπους θερμικής επεξεργασίας μετάλλων, πραγματοποιείται σε δύο στάδια. Αρχικά, το μέταλλο θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία και στη συνέχεια ψύχεται. Διαφορετικά μέταλλα και ακόμη και χάλυβες που ανήκουν σε διαφορετικές κατηγορίες διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη δομή τους, επομένως οι τρόποι θερμικής επεξεργασίας τους δεν ταιριάζουν.

Ενδέχεται να απαιτείται θερμική επεξεργασία μετάλλου (σκλήρυνση, σκλήρυνση κ.λπ.) για:

• σκλήρυνση και αύξηση της σκληρότητάς του.
• βελτιώνοντας την πλαστικότητά του, η οποία είναι απαραίτητη κατά την επεξεργασία με πλαστική παραμόρφωση.

Πολλές εξειδικευμένες εταιρείες σκληραίνουν τον χάλυβα, αλλά το κόστος αυτών των υπηρεσιών είναι αρκετά υψηλό και εξαρτάται από το βάρος του εξαρτήματος που πρέπει να υποβληθεί σε θερμική επεξεργασία. Γι' αυτό καλό είναι να το κάνετε μόνοι σας, ειδικά αφού μπορείτε να το κάνετε ακόμα και στο σπίτι.

Εάν αποφασίσετε να σκληρύνετε το μέταλλο μόνοι σας, είναι πολύ σημαντικό να εκτελέσετε σωστά μια τέτοια διαδικασία όπως η θέρμανση. Αυτή η διαδικασία δεν πρέπει να συνοδεύεται από την εμφάνιση μαύρων ή μπλε κηλίδων στην επιφάνεια του προϊόντος. Το ότι η θέρμανση γίνεται σωστά αποδεικνύεται από το έντονο κόκκινο χρώμα του μετάλλου. Αυτή η διαδικασία αποδεικνύεται καλά από ένα βίντεο που θα σας βοηθήσει να πάρετε μια ιδέα για το πόσο να θερμάνετε το μέταλλο που υποβάλλεται σε θερμική επεξεργασία.

Ως πηγή θερμότητας για θέρμανση στην απαιτούμενη θερμοκρασία ενός μεταλλικού προϊόντος που πρέπει να σκληρυνθεί, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε:

• ειδικός φούρνος με ηλεκτρισμό.
• καμινέτο;
• μια ανοιχτή φωτιά που μπορείτε να φτιάξετε στην αυλή του σπιτιού σας ή στην εξοχή.

Η επιλογή της πηγής θερμότητας εξαρτάται από τη θερμοκρασία στην οποία πρέπει να θερμανθεί το μέταλλο που πρόκειται να υποβληθεί σε θερμική επεξεργασία.

Η επιλογή της μεθόδου ψύξης δεν εξαρτάται μόνο από το υλικό, αλλά και από τα αποτελέσματα που πρέπει να επιτευχθούν. Εάν, για παράδειγμα, δεν είναι απαραίτητο να σκληρύνετε ολόκληρο το προϊόν, αλλά μόνο το ξεχωριστό τμήμα του, τότε η ψύξη πραγματοποιείται επίσης κατά σημείο, για την οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί πίδακας κρύου νερού.

Το τεχνολογικό σχήμα, σύμφωνα με το οποίο το μέταλλο σκληρύνεται, μπορεί να προβλέπει στιγμιαία, σταδιακή ή πολλαπλών σταδίων ψύξη.

Η γρήγορη ψύξη, χρησιμοποιώντας έναν τύπο ψύκτη, είναι η βέλτιστη για τη σκλήρυνση χάλυβα στην κατηγορία άνθρακα ή κράματος. Για να πραγματοποιηθεί μια τέτοια ψύξη, χρειάζεται ένα δοχείο, το οποίο μπορεί να είναι ένας κουβάς, ένα βαρέλι ή ακόμα και ένα συνηθισμένο μπάνιο (όλα εξαρτώνται από τις διαστάσεις του αντικειμένου που επεξεργάζεται).

Σε περίπτωση που άλλες κατηγορίες ή εάν, εκτός από τη σκλήρυνση, απαιτείται σκλήρυνση, χρησιμοποιείται ένα σχήμα ψύξης δύο σταδίων. Με αυτό το σχήμα, το προϊόν που θερμαίνεται στην απαιτούμενη θερμοκρασία ψύχεται πρώτα με νερό και στη συνέχεια τοποθετείται σε ορυκτό ή συνθετικό λάδι, στο οποίο λαμβάνει χώρα περαιτέρω ψύξη. Σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να χρησιμοποιηθεί αμέσως ψυκτικό λαδιού, καθώς το λάδι μπορεί να αναφλεγεί.

Για να επιλέξετε σωστά τους τρόπους σκλήρυνσης για διάφορες ποιότητες χάλυβα, θα πρέπει να καθοδηγηθείτε από ειδικούς πίνακες.

Πώς να σκληρύνετε τον χάλυβα σε ανοιχτή φωτιά

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, είναι δυνατή η σκλήρυνση του χάλυβα στο σπίτι, χρησιμοποιώντας ανοιχτή φωτιά για θέρμανση. Φυσικά, μια τέτοια διαδικασία θα πρέπει να ξεκινήσει με μια φωτιά, στην οποία θα πρέπει να σχηματιστούν πολλά αναμμένα κάρβουνα. Θα χρειαστείτε επίσης δύο δοχεία. Σε ένα από αυτά πρέπει να χυθεί ορυκτό ή συνθετικό λάδι και στο άλλο το συνηθισμένο κρύο νερό.

Για να βγάλετε το καυτό σίδερο από τη φωτιά, θα χρειαστείτε λαβίδες σιδηρουργίας, οι οποίες μπορούν να αντικατασταθούν με οποιοδήποτε άλλο εργαλείο παρόμοιας χρήσης. Μετά από όλα προπαρασκευαστικές εργασίεςολοκληρωθεί και έχει σχηματιστεί επαρκής ποσότητα καυτών κάρβουνων στη φωτιά, μπορείτε να βάλετε πάνω τους αντικείμενα που πρέπει να σκληρυνθούν.

Από το χρώμα των κάρβουνων που σχηματίζονται μπορεί κανείς να κρίνει τη θερμοκρασία της θέρμανσής τους. Έτσι, τα κάρβουνα είναι πιο καυτά, η επιφάνεια των οποίων έχει έντονο λευκό χρώμα. Είναι επίσης σημαντικό να παρακολουθείτε το χρώμα της φλόγας της φωτιάς, το οποίο υποδεικνύει καθεστώς θερμοκρασίαςστο εσωτερικό του. Είναι καλύτερα η φλόγα της φωτιάς να είναι βαμμένη βυσσινί, όχι λευκή. Στην τελευταία περίπτωση, υποδεικνύοντας πάρα πολλά υψηλή θερμοκρασίαφλόγα, υπάρχει κίνδυνος όχι μόνο υπερθέρμανσης, αλλά ακόμη και καύσης του μετάλλου που πρέπει να σκληρυνθεί.

Το χρώμα του θερμαινόμενου μετάλλου πρέπει επίσης να παρακολουθείται προσεκτικά. Ειδικότερα, δεν πρέπει να αφήνετε να εμφανιστούν μαύρες κηλίδες στις κοπτικές άκρες του επεξεργασμένου εργαλείου. Το μπλε χρώμα του μετάλλου δείχνει ότι έχει μαλακώσει πολύ και έχει γίνει πολύ όλκιμο. Δεν μπορεί να φτάσει σε τέτοια κατάσταση.

Αφού το προϊόν φρύξει στον απαιτούμενο βαθμό, μπορείτε να προχωρήσετε στο επόμενο στάδιο - ψύξη. Πρώτα απ 'όλα, κατεβάζεται σε ένα δοχείο με λάδι, και αυτό γίνεται συχνά (με συχνότητα 3 δευτερολέπτων) και όσο πιο απότομα γίνεται. Σταδιακά, τα μεσοδιαστήματα μεταξύ αυτών των καταδύσεων αυξάνονται. Μόλις το καυτό ατσάλι χάσει τη φωτεινότητα του χρώματός του, μπορείτε να αρχίσετε να το ψύχετε σε νερό.

Κατά την ψύξη του μετάλλου με νερό, στην επιφάνεια του οποίου παραμένουν σταγονίδια ζεστού λαδιού, πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα, καθώς μπορεί να εκραγούν. Μετά από κάθε κατάδυση, το νερό πρέπει να ανακινείται για να διατηρείται πάντα δροσερό. Για να έχετε μια καλύτερη ιδέα για τους κανόνες για την εκτέλεση μιας τέτοιας λειτουργίας, θα σας βοηθήσει ένα εκπαιδευτικό βίντεο.

Υπάρχουν ορισμένες λεπτές αποχρώσεις στην ψύξη των σκληρυμένων τρυπανιών. Έτσι, δεν μπορούν να χαμηλωθούν επίπεδα σε δοχείο με ψυκτικό υγρό. Αν το κάνεις με αυτόν τον τρόπο, τότε Κάτω μέροςένα τρυπάνι ή οποιοδήποτε άλλο μεταλλικό αντικείμενο που έχει μακρόστενο σχήμα θα κρυώσει πρώτα, κάτι που θα οδηγήσει στη συμπίεσή του. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι απαραίτητο να βυθίσετε τέτοια προϊόντα στο ψυκτικό από την πλευρά του ευρύτερου άκρου.

Για τη θερμική επεξεργασία ειδικών ποιοτήτων χάλυβα και την τήξη μη σιδηρούχων μετάλλων, οι δυνατότητες ανοιχτής φωτιάς δεν θα είναι αρκετές, καθώς δεν θα είναι σε θέση να παρέχει θέρμανση του μετάλλου σε θερμοκρασία 700–9000. Για τέτοιους σκοπούς, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν ειδικοί κλιβάνοι, οι οποίοι μπορεί να είναι σιγαστήρες ή ηλεκτρικοί. Εάν είναι αρκετά δύσκολο και ακριβό να φτιάξετε έναν ηλεκτρικό φούρνο στο σπίτι, τότε με εξοπλισμό θέρμανσης τύπου σιγαστήρα αυτό είναι αρκετά εφικτό.

Αυτοκατασκευασμένος θάλαμος για σκλήρυνση μετάλλου

Ένας φούρνος σιγαστήρα, ο οποίος είναι πολύ πιθανό να φτιάξετε μόνοι σας στο σπίτι, σας επιτρέπει να σκληρύνετε διάφορες ποιότητες χάλυβα. Το κύριο συστατικό που θα απαιτηθεί για την κατασκευή αυτής της συσκευής θέρμανσης είναι ο πυρίμαχος πηλός. Το στρώμα τέτοιου πηλού, το οποίο θα καλύψει το εσωτερικό του κλιβάνου, δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 1 cm.

Σχέδιο ενός θαλάμου για σκλήρυνση μετάλλου: 1 - σύρμα νιχρώμου. 2 - το εσωτερικό μέρος του θαλάμου. 3 - εξωτερικό μέρος του θαλάμου. 4 - πίσω τοίχος με σπειροειδή καλώδια

Προκειμένου να δοθεί στον μελλοντικό φούρνο η απαιτούμενη διαμόρφωση και οι επιθυμητές διαστάσεις, είναι καλύτερο να φτιάξετε ένα καλούπι από χαρτόνι εμποτισμένο με παραφίνη, στο οποίο θα εφαρμοστεί πυρίμαχος πηλός. Ο πηλός, αναμεμειγμένος με νερό σε μια παχιά ομοιογενή μάζα, εφαρμόζεται στη λάθος πλευρά της φόρμας από χαρτόνι, από την οποία ο ίδιος θα μείνει πίσω μετά την πλήρη ξήρανση. Μεταλλικά προϊόντα που θερμαίνονται σε μια τέτοια συσκευή τοποθετούνται σε αυτό μέσω μιας ειδικής πόρτας, η οποία είναι επίσης κατασκευασμένη από πυρίμαχο πηλό.

Ο θάλαμος και η πόρτα της συσκευής μετά το στέγνωμα στον ανοιχτό αέρα στεγνώνουν επιπλέον σε θερμοκρασία 100 °. Μετά από αυτό, ψήνονται σε έναν κλίβανο, η θερμοκρασία στον θάλαμο του οποίου αυξάνεται σταδιακά στους 900 °. Όταν κρυώσουν μετά το ψήσιμο, πρέπει να συνδεθούν προσεκτικά μεταξύ τους χρησιμοποιώντας εργαλεία κλειδαρά και γυαλόχαρτο.

Στην επιφάνεια ενός πλήρως διαμορφωμένου θαλάμου τυλίγεται ένα σύρμα νιχρώμου, η διάμετρος του οποίου πρέπει να είναι 0,75 mm. Το πρώτο και το τελευταίο στρώμα μιας τέτοιας περιέλιξης πρέπει να συστρέφονται μεταξύ τους. Κατά την περιέλιξη του σύρματος γύρω από τον θάλαμο, πρέπει να αφήνεται μια ορισμένη απόσταση μεταξύ των στροφών του, η οποία πρέπει επίσης να γεμίζεται με πυρίμαχο πηλό για να αποκλείεται η πιθανότητα βραχυκυκλώματος. Αφού στεγνώσει η στρώση πηλού που εφαρμόζεται για την παροχή μόνωσης μεταξύ των στροφών του σύρματος νιχρώμου, ένα άλλο στρώμα πηλού εφαρμόζεται στην επιφάνεια του θαλάμου, το πάχος του οποίου πρέπει να είναι περίπου 12 cm.

Ο έτοιμος θάλαμος, μετά από πλήρη ξήρανση, τοποθετείται σε μεταλλική θήκη και τα κενά μεταξύ τους γεμίζονται με τσιπς αμιάντου. Για να παρέχεται πρόσβαση στον εσωτερικό θάλαμο, οι πόρτες φινιρισμένες από μέσα είναι αναρτημένες στο μεταλλικό σώμα του κλιβάνου. κεραμικά πλακάκια. Όλα τα υπάρχοντα κενά μεταξύ των δομικών στοιχείων σφραγίζονται με πυρίμαχο πηλό και τσιπς αμιάντου.

Τα άκρα της περιέλιξης νιχρώμου της κάμερας, στα οποία είναι απαραίτητη η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας, εξέρχονται από την πίσω πλευρά της. ΜΕΤΑΛΛΙΚΟΣ ΣΚΕΛΕΤΟΣ. Για τον έλεγχο των διεργασιών που συμβαίνουν στο εσωτερικό του κλιβάνου σιγαστήρα, καθώς και για τη μέτρηση της θερμοκρασίας σε αυτόν χρησιμοποιώντας ένα θερμοστοιχείο, πρέπει να γίνουν δύο τρύπες στο μπροστινό μέρος του, οι διάμετροι των οποίων θα πρέπει να είναι 1 και 2 cm, αντίστοιχα. . Από το μπροστινό μέρος του πλαισίου, τέτοια ανοίγματα θα κλείνουν με ειδικές χαλύβδινες κουρτίνες. Ένα σπιτικό σχέδιο, η κατασκευή του οποίου περιγράφεται παραπάνω, σας επιτρέπει να σκληρύνετε τα εργαλεία κλειδαρά και κοπής, τα στοιχεία εργασίας του εξοπλισμού σφράγισης κ.λπ. στο σπίτι.

Η θέρμανση των μετάλλων και των κραμάτων πραγματοποιείται είτε για τη μείωση της αντοχής τους στην πλαστική παραμόρφωση (δηλαδή πριν από τη σφυρηλάτηση ή την έλαση), είτε για την αλλαγή της κρυσταλλικής δομής που εμφανίζεται υπό την επίδραση υψηλών θερμοκρασιών (θερμική επεξεργασία). Σε κάθε μία από αυτές τις περιπτώσεις, οι συνθήκες της διαδικασίας θέρμανσης έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην ποιότητα του τελικού προϊόντος.

Οι εργασίες που πρέπει να επιλυθούν προκαθορίζουν τα κύρια χαρακτηριστικά της διαδικασίας θέρμανσης: θερμοκρασία, ομοιομορφία και διάρκεια.

Η θερμοκρασία θέρμανσης ονομάζεται συνήθως η τελική θερμοκρασία της μεταλλικής επιφάνειας, στην οποία, σύμφωνα με τις απαιτήσεις της τεχνολογίας, μπορεί να εκδοθεί από τον κλίβανο. Η τιμή της θερμοκρασίας θέρμανσης εξαρτάται από τη χημική σύσταση (βαθμός) του κράματος και από τον σκοπό της θέρμανσης.

Όταν θερμαίνεται πριν από την επεξεργασία υπό πίεση, η θερμοκρασία της εξόδου μπιγιέτα από τον κλίβανο πρέπει να είναι αρκετά υψηλή, καθώς αυτό συμβάλλει στη μείωση της αντίστασης στην πλαστική παραμόρφωση και οδηγεί σε μείωση της κατανάλωσης ενέργειας για επεξεργασία, αύξηση της παραγωγικότητας του εξοπλισμού έλασης και σφυρηλάτησης και αύξηση της διάρκειας ζωής του.

Ωστόσο, υπάρχει ένα ανώτερο όριο στη θερμοκρασία θέρμανσης, καθώς περιορίζεται από την ανάπτυξη των κόκκων, την υπερθέρμανση και την υπερθέρμανση και την επιτάχυνση της οξείδωσης μετάλλων. Κατά τη θέρμανση των περισσότερων κραμάτων, όταν φτάσουν σε ένα σημείο που βρίσκεται 30-100 ° C κάτω από τη γραμμή στερεού στο διάγραμμα φάσεων τους, λόγω διαχωρισμού και μη μεταλλικών εγκλεισμάτων, εμφανίζεται μια υγρή φάση στα όρια των κόκκων. Αυτό οδηγεί σε αποδυνάμωση του μηχανικού δεσμού μεταξύ των κόκκων, έντονη οξείδωση στα όριά τους. τέτοιο μέταλλο χάνει τη δύναμή του και καταρρέει κατά την επεξεργασία υπό πίεση. Αυτό το φαινόμενο, που ονομάζεται υπερκαύση, περιορίζει τη μέγιστη θερμοκρασία θέρμανσης. Το καμένο μέταλλο δεν μπορεί να επισκευαστεί με καμία επόμενη θερμική επεξεργασία και είναι κατάλληλο μόνο για επανατήξη.

Η υπερθέρμανση του μετάλλου οδηγεί σε υπερβολική ανάπτυξη κόκκων, με αποτέλεσμα τη φθορά μηχανικές ιδιότητες. Επομένως, η κύλιση πρέπει να ολοκληρωθεί σε θερμοκρασία χαμηλότερη από τη θερμοκρασία υπερθέρμανσης. Το υπερθερμασμένο μέταλλο μπορεί να διορθωθεί με ανόπτηση ή κανονικοποίηση.

Το κατώτερο όριο θερμοκρασίας θέρμανσης ορίζεται με βάση την επιτρεπόμενη θερμοκρασία στο τέλος της επεξεργασίας πίεσης, λαμβάνοντας υπόψη όλες τις απώλειες θερμότητας από το τεμάχιο εργασίας στο περιβάλλονκαι απελευθέρωση θερμότητας σε αυτό λόγω πλαστικής παραμόρφωσης. Επομένως, για κάθε κράμα και για κάθε τύπο μορφοποίησης υπάρχει ένα ορισμένο εύρος θερμοκρασίας, πάνω και κάτω από το οποίο δεν πρέπει να θερμαίνεται το τεμάχιο εργασίας. Οι πληροφορίες αυτές δίνονται στα σχετικά βιβλία αναφοράς.

Το θέμα της θερμοκρασίας θέρμανσης είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τέτοια πολύπλοκα κράματα όπως, για παράδειγμα, οι χάλυβες υψηλής κραματοποίησης, οι οποίοι, κατά την επεξεργασία υπό πίεση, έχουν υψηλή αντοχή στην πλαστική παραμόρφωση και ταυτόχρονα είναι επιρρεπείς σε υπερθέρμανση και εξάντληση. Αυτοί οι παράγοντες προκαλούν ένα στενότερο εύρος θερμοκρασιών θέρμανσης για χάλυβες υψηλής κραματοποίησης σε σύγκριση με τους ανθρακούχους χάλυβες.

Στον πίνακα. 21-1, ενδεικτικά, δίνονται δεδομένα για ορισμένους χάλυβες σχετικά με τη μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία θέρμανσής τους πριν από την επεξεργασία υπό πίεση και τη θερμοκρασία καύσης.

Κατά τη θερμική επεξεργασία, η θερμοκρασία θέρμανσης εξαρτάται μόνο από τις τεχνολογικές απαιτήσεις, δηλαδή από τον τύπο της θερμικής επεξεργασίας και τον τρόπο της, λόγω της δομής και της δομής του κράματος.

Ομοιομορφία θέρμανσηςκαθορίζεται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας και του κέντρου (καθώς αυτή είναι συνήθως η μεγαλύτερη διαφορά) του τεμαχίου εργασίας όταν εκδίδεται από τον κλίβανο:

∆T con \u003d T con pov - T con cent. Αυτός ο δείκτης είναι επίσης πολύ σημαντικός, καθώς μια πολύ μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας σε όλη τη διατομή του τεμαχίου εργασίας όταν θερμαίνεται πριν από την επεξεργασία πίεσης μπορεί να προκαλέσει ανομοιόμορφη παραμόρφωση και όταν θερμαίνεται για θερμική επεξεργασία, μπορεί να οδηγήσει σε ατελή των απαιτούμενων μετατροπών σε όλο το πάχος του μετάλλου, δηλαδή και στις δύο περιπτώσεις - τελικά προϊόντα γάμου. Ταυτόχρονα, η διαδικασία ισοπέδωσης της θερμοκρασίας πάνω από το μεταλλικό τμήμα απαιτεί μακρά έκθεση σε υψηλή θερμοκρασία επιφάνειας.

Ωστόσο, δεν απαιτείται πλήρης ομοιομορφία θέρμανσης του μετάλλου πριν από την επεξεργασία πίεσης, καθώς κατά τη διαδικασία μεταφοράς του από τον κλίβανο στον μύλο ή στην πρέσα και την έλαση (σφυρηλάτηση), η θερμοκρασία εξισώνεται αναπόφευκτα στη διατομή των πλινθωμάτων και των ράβδων. λόγω μεταφοράς θερμότητας στο περιβάλλον από την επιφάνειά τους και θερμικής αγωγιμότητας στο εσωτερικό του μετάλλου. Με βάση αυτό, η επιτρεπόμενη διαφορά θερμοκρασίας στη διατομή συνήθως λαμβάνεται σύμφωνα με πρακτικά δεδομένα κατά τη θέρμανση πριν από την επεξεργασία πίεσης εντός των εξής ορίων: για χάλυβες υψηλής κραματοποίησης Δ Τ συν= 100δ; για όλες τις άλλες ποιότητες χάλυβα ∆ Τ συν= 200δ στο δ<0,1 м и ∆Τ συν= 300δ σε δ > 0,2 μ. Εδώ δ είναι το θερμαινόμενο πάχος του μετάλλου.

Σε όλες τις περιπτώσεις, η διαφορά θερμοκρασίας στο πάχος του μπιγιέτα στο τέλος της θέρμανσης του πριν από την έλαση ή τη σφυρηλάτηση δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 50 °C και όταν θερμαίνεται για θερμική επεξεργασία τους 20 °C, ανεξάρτητα από το πάχος του προϊόντος. Κατά τη θέρμανση μεγάλων πλινθωμάτων, επιτρέπεται η διανομή τους από τον κλίβανο στο Δ Τ συν <100 °С.

Ένα άλλο σημαντικό καθήκον της τεχνολογίας θέρμανσης μετάλλων είναι η εξασφάλιση ομοιόμορφης κατανομής της θερμοκρασίας σε ολόκληρη την επιφάνεια των ακατέργαστων ή προϊόντων μέχρι την εκφόρτωσή τους από τον κλίβανο. Η πρακτική αναγκαιότητα αυτής της απαίτησης είναι προφανής, καθώς με μια σημαντική ανομοιομορφία θέρμανσης στην επιφάνεια του μετάλλου (ακόμη και όταν επιτευχθεί η απαιτούμενη διαφορά θερμοκρασίας σε όλο το πάχος), όπως ελαττώματα όπως το ανομοιόμορφο προφίλ του τελικού προϊόντος έλασης ή διάφορα μηχανικά Οι ιδιότητες του προϊόντος που υποβάλλεται σε θερμική επεξεργασία είναι αναπόφευκτες.

Η διασφάλιση της ομοιομορφίας θερμοκρασίας στην επιφάνεια του θερμαινόμενου μετάλλου επιτυγχάνεται μέσω της σωστής επιλογής κλιβάνου για τη θέρμανση ενός συγκεκριμένου τύπου τεμαχίων ή προϊόντων και της κατάλληλης τοποθέτησης συσκευών παραγωγής θερμότητας σε αυτό, οι οποίες δημιουργούν το απαραίτητο πεδίο θερμοκρασίας στον χώρο εργασίας του ο φούρνος, η αμοιβαία διάταξη των τεμαχίων κ.λπ.

Χρόνος θέρμανσηςμέχρι την τελική θερμοκρασία είναι επίσης ο πιο σημαντικός δείκτης, καθώς η παραγωγικότητα του κλιβάνου και οι διαστάσεις του εξαρτώνται από αυτό. Ταυτόχρονα, η διάρκεια της θέρμανσης σε μια δεδομένη θερμοκρασία καθορίζει τον ρυθμό θέρμανσης, δηλαδή τη μεταβολή της θερμοκρασίας σε κάποιο σημείο του θερμαινόμενου σώματος ανά μονάδα χρόνου. Συνήθως, ο ρυθμός θέρμανσης αλλάζει κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, και επομένως γίνεται διάκριση μεταξύ του ρυθμού θέρμανσης σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή και του μέσου ρυθμού θέρμανσης κατά το εξεταζόμενο χρονικό διάστημα.

Όσο πιο γρήγορα εκτελείται η θέρμανση (δηλαδή, όσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός θέρμανσης), τόσο μεγαλύτερη είναι προφανώς η παραγωγικότητα του κλιβάνου, όλα τα άλλα είναι ίσα. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, ο ρυθμός θέρμανσης δεν μπορεί να επιλεγεί ώστε να είναι αυθαίρετα μεγάλος, ακόμη και αν οι συνθήκες εξωτερικής μεταφοράς θερμότητας το επιτρέπουν. Αυτό οφείλεται σε ορισμένους περιορισμούς που επιβάλλονται από τις συνθήκες των διεργασιών που συνοδεύουν τη θέρμανση του μετάλλου σε κλιβάνους και εξετάζονται παρακάτω.

Διεργασίες που συμβαίνουν κατά τη θέρμανση του μετάλλου.Όταν ένα μέταλλο θερμαίνεται, η ενθαλπία του αλλάζει και δεδομένου ότι στις περισσότερες περιπτώσεις παρέχεται θερμότητα στην επιφάνεια των πλινθωμάτων και των ράβδων, η εξωτερική τους θερμοκρασία είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία των εσωτερικών στρωμάτων. Ως αποτέλεσμα της θερμικής διαστολής διαφορετικών μερών ενός στερεού κατά διαφορετικές ποσότητες, προκύπτουν τάσεις, οι οποίες ονομάζονται θερμικές.

Μια άλλη ομάδα φαινομένων σχετίζεται με χημικές διεργασίες στην μεταλλική επιφάνεια κατά τη θέρμανση. Η επιφάνεια του μετάλλου, η οποία βρίσκεται σε υψηλή θερμοκρασία, αλληλεπιδρά με το περιβάλλον (δηλαδή με προϊόντα καύσης ή αέρα), με αποτέλεσμα να σχηματίζεται πάνω της ένα στρώμα οξειδίων. Εάν κάποια στοιχεία του κράματος αλληλεπιδράσουν με το περιβάλλον που περιβάλλει το μέταλλο με το σχηματισμό μιας αέριας φάσης, τότε η επιφάνεια εξαντλείται από αυτά τα στοιχεία. Για παράδειγμα, η οξείδωση του άνθρακα από χάλυβα όταν θερμαίνεται σε φούρνους προκαλεί αποξανθράκωση της επιφάνειας.

Θερμικές καταπονήσεις

Όπως σημειώθηκε παραπάνω, στο τμήμα των πλινθωμάτων και των τεμαχίων, όταν θερμαίνονται, εμφανίζεται μια ανομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασιών και, κατά συνέπεια, διαφορετικά μέρη του σώματος τείνουν να αλλάζουν το μέγεθός τους σε διαφορετικούς βαθμούς. Δεδομένου ότι σε ένα στερεό υπάρχουν δεσμοί μεταξύ όλων των επιμέρους μερών του, δεν μπορούν να παραμορφωθούν ανεξάρτητα ανάλογα με τις θερμοκρασίες στις οποίες θερμαίνονται. Ως αποτέλεσμα, δημιουργούνται θερμικές καταπονήσεις λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας. Τα εξωτερικά, πιο θερμαινόμενα στρώματα τείνουν να διαστέλλονται και επομένως βρίσκονται σε συμπιεσμένη κατάσταση. Τα εσωτερικά, ψυχρότερα στρώματα υπόκεινται σε δυνάμεις εφελκυσμού. Εάν αυτές οι τάσεις δεν υπερβαίνουν το όριο ελαστικότητας του θερμαινόμενου μετάλλου, τότε με την εξίσωση της θερμοκρασίας στη διατομή, οι θερμικές τάσεις εξαφανίζονται.

Όλα τα μέταλλα και τα κράματα έχουν ελαστικές ιδιότητες μέχρι μια ορισμένη θερμοκρασία (για παράδειγμα, οι περισσότερες ποιότητες χάλυβα έως 450-500 ° C). Πάνω από αυτή τη συγκεκριμένη θερμοκρασία, τα μέταλλα περνούν σε πλαστική κατάσταση και οι θερμικές τάσεις που έχουν προκύψει σε αυτά προκαλούν πλαστική παραμόρφωση και εξαφανίζονται. Επομένως, οι θερμικές καταπονήσεις θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τη θέρμανση και την ψύξη του χάλυβα μόνο στο εύρος θερμοκρασίας από τη θερμοκρασία δωματίου έως το σημείο μετάβασης ενός δεδομένου μετάλλου ή κράματος από μια ελαστική κατάσταση σε μια πλαστική. Τέτοιες πιέσεις ονομάζονται εξαφανιζόμενες ή προσωρινές.

Εκτός από τις προσωρινές, υπάρχουν υπολειπόμενες θερμικές καταπονήσεις που αυξάνουν τον κίνδυνο καταστροφής κατά τη θέρμανση. Αυτές οι καταπονήσεις προκύπτουν εάν η ράβδος ή η ράβδος έχει προηγουμένως υποβληθεί σε θέρμανση και ψύξη. Όταν ψύχονται, τα εξωτερικά στρώματα του μετάλλου (πιο κρύα) φτάνουν νωρίτερα τη θερμοκρασία μετάβασης από το πλαστικό στην ελαστική κατάσταση. Με περαιτέρω ψύξη, τα εσωτερικά στρώματα υπόκεινται σε δυνάμεις εφελκυσμού, οι οποίες δεν εξαφανίζονται λόγω της χαμηλής πλαστικότητας του ψυχρού μετάλλου. Εάν αυτή η ράβδος ή η ράβδος θερμανθεί ξανά, τότε οι προσωρινές καταπονήσεις που προκύπτουν σε αυτές θα υπερτεθούν με το ίδιο σημάδι στις υπολειμματικές, γεγονός που θα επιδεινώσει τον κίνδυνο ρωγμών και ρωγμών.

Εκτός από τις προσωρινές και υπολειπόμενες θερμικές καταπονήσεις, κατά τη θέρμανση και την ψύξη των κραμάτων, προκύπτουν τάσεις και λόγω δομικών αλλαγών στον όγκο. Επειδή όμως αυτά τα φαινόμενα λαμβάνουν χώρα συνήθως σε θερμοκρασίες που υπερβαίνουν το όριο της μετάβασης από την ελαστική κατάσταση στην πλαστική κατάσταση, οι δομικές τάσεις διαλύονται λόγω της πλαστικής κατάστασης του μετάλλου.

Η σχέση μεταξύ παραμορφώσεων και τάσεων καθιερώνει το νόμο του Hooke

σ= ( T cf -T)

όπου β είναι ο συντελεστής γραμμικής διαστολής. Τ βλ- μέση θερμοκρασία σώματος Τ- θερμοκρασία σε ένα δεδομένο τμήμα του σώματος. μι- μέτρο ελαστικότητας (για πολλές ποιότητες χάλυβα, η τιμή μιμειώνεται από (18÷22) . 10 4 MPa έως (14÷17) . 10 4 MPa με αύξηση της θερμοκρασίας από θερμοκρασία δωματίου στους 500 °C. Το σ είναι άγχος. v - λόγος Poisson (για χάλυβα v ≈ 0,3).

Μεγάλο πρακτικό ενδιαφέρον παρουσιάζει η εύρεση της μέγιστης επιτρεπόμενης διαφοράς θερμοκρασίας στο τμήμα του αμαξώματος ∆T add = T sur - T τιμή. Οι πιο επικίνδυνες σε αυτή την περίπτωση είναι οι τάσεις εφελκυσμού, επομένως θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά τον υπολογισμό της επιτρεπόμενης διαφοράς θερμοκρασίας. Ως χαρακτηριστικό αντοχής, θα πρέπει να ληφθεί η τιμή της αντοχής σε εφελκυσμό του κράματος σ.

Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας τις λύσεις προβλημάτων αγωγιμότητας θερμότητας (βλ. Κεφ. 16) και επιβάλλοντας την έκφραση (21-1) σε αυτές, για την περίπτωση ενός κανονικού καθεστώτος δεύτερου είδους, μπορεί κανείς, ειδικότερα, να λάβει:

για ομοιόμορφα και συμμετρικά θερμαινόμενη ατέρμονη πλάκα

∆Τπροσθέστε \u003d 1,5 (1 - v) σ σε / ();

για έναν ομοιόμορφα και συμμετρικά θερμαινόμενο άπειρο κύλινδρο

∆Τπροσθέστε \u003d 2 (1 - v) σ σε / ().

Η επιτρεπόμενη διαφορά θερμοκρασίας που βρέθηκε από τους τύπους (21-2) και (21-3) δεν εξαρτάται από το μέγεθος του σώματος και τα θερμοφυσικά χαρακτηριστικά του. Οι διαστάσεις του σώματος έχουν έμμεση επίδραση στην τιμή του Δ Τεπιπλέον, αφού οι παραμένουσες τάσεις σε μεγαλύτερα σώματα είναι μεγαλύτερες.

Οξείδωση και απανθράκωση της επιφάνειας κατά τη θέρμανση.Η οξείδωση των πλινθωμάτων και των ακατέργαστων τεμαχίων κατά τη θέρμανση σε φούρνους είναι ένα εξαιρετικά ανεπιθύμητο φαινόμενο, καθώς οδηγεί σε μη αναστρέψιμη απώλεια μετάλλου. Αυτό οδηγεί σε πολύ μεγάλη οικονομική ζημιά, η οποία γίνεται ιδιαίτερα εμφανής αν συγκρίνουμε το κόστος των απωλειών μετάλλων κατά την οξείδωση με άλλα κόστη επεξεργασίας. Για παράδειγμα, όταν θερμαίνονται τα χαλύβδινα πλινθώματα σε φρεάτια θέρμανσης, το κόστος του μετάλλου που χάνεται λόγω αλάτων είναι συνήθως υψηλότερο από το κόστος του καυσίμου που καταναλώνεται για τη θέρμανση αυτού του μετάλλου και το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται για την έλασή του. Όταν τα billets θερμαίνονται στους κλιβάνους των τμημάτων έλασης, οι απώλειες με κλίμακα είναι κάπως μικρότερες, αλλά εξακολουθούν να είναι αρκετά μεγάλες και ανάλογες σε κόστος με το κόστος καυσίμου. Δεδομένου ότι, στο δρόμο από το πλινθίο στο τελικό προϊόν, το μέταλλο συνήθως θερμαίνεται πολλές φορές σε διαφορετικούς κλιβάνους, οι απώλειες λόγω οξείδωσης είναι πολύ σημαντικές. Επιπλέον, η υψηλότερη σκληρότητα των οξειδίων σε σύγκριση με το μέταλλο οδηγεί σε αυξημένη φθορά του εργαλείου και αυξάνει τον ρυθμό σκραπ στη σφυρηλάτηση και την έλαση.

Η χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα του στρώματος οξειδίου που σχηματίζεται στην επιφάνεια του μετάλλου αυξάνει τη διάρκεια της θέρμανσης στους κλιβάνους, γεγονός που συνεπάγεται μείωση της παραγωγικότητάς τους, όλα τα άλλα είναι ίσα και τα οξείδια που θρυμματίζονται σχηματίζουν συσσωρεύσεις σκωρίας στην εστία του κλιβάνου. καθιστώντας δύσκολη τη λειτουργία και προκαλώντας αυξημένη κατανάλωση πυρίμαχων υλικών.

Η εμφάνιση της κλίμακας καθιστά επίσης αδύνατη την ακριβή μέτρηση της θερμοκρασίας της μεταλλικής επιφάνειας, η οποία ορίζεται από τεχνολόγους, γεγονός που περιπλέκει τον έλεγχο του θερμικού καθεστώτος του κλιβάνου.

Η προαναφερθείσα αλληλεπίδραση με το αέριο μέσο στον κλίβανο οποιουδήποτε στοιχείου κράματος είναι πρακτικής σημασίας για τον χάλυβα. Η μείωση της περιεκτικότητας σε άνθρακα σε αυτό προκαλεί μείωση της σκληρότητας και της αντοχής σε εφελκυσμό. Για να αποκτήσετε τις επιθυμητές μηχανικές ιδιότητες του προϊόντος, είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε το αποανθρακωμένο στρώμα (έως 2 mm), γεγονός που αυξάνει την πολυπλοκότητα της επεξεργασίας στο σύνολό του. Ιδιαίτερα απαράδεκτη είναι η απανθράκωση των προϊόντων εκείνων που στη συνέχεια υπόκεινται σε επιφανειακή θερμική επεξεργασία.

Οι διαδικασίες οξείδωσης του κράματος στο σύνολό του και οι μεμονωμένες ακαθαρσίες του κατά τη θέρμανση σε φούρνους θα πρέπει να εξετάζονται από κοινού, καθώς συνδέονται στενά μεταξύ τους. Για παράδειγμα, σύμφωνα με πειραματικά δεδομένα, όταν ο χάλυβας θερμαίνεται σε θερμοκρασία 1100°C και υψηλότερη σε μια συμβατική ατμόσφαιρα κλιβάνου, η οξείδωση προχωρά γρηγορότερα από την επιφανειακή απανθράκωση και η προκύπτουσα κλίμακα παίζει το ρόλο ενός προστατευτικού στρώματος που αποτρέπει την απανθράκωση. Σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, η οξείδωση πολλών χάλυβων (ακόμη και σε έντονο οξειδωτικό περιβάλλον) είναι πιο αργή από την αποξανθράκωση. Επομένως, ο χάλυβας που θερμαίνεται σε θερμοκρασία 700–1000 °C μπορεί να έχει επιφάνεια απανθρακωμένης. Αυτό είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο, καθώς το εύρος θερμοκρασίας 700-1000 °C είναι τυπικό για τη θερμική επεξεργασία.

οξείδωση μετάλλων.Η οξείδωση των κραμάτων είναι μια διαδικασία αλληλεπίδρασης των οξειδωτικών αερίων με τη βάση τους και τα κραματικά στοιχεία. Αυτή η διαδικασία καθορίζεται όχι μόνο από τον ρυθμό των χημικών αντιδράσεων, αλλά και από το σχηματισμό μιας μεμβράνης οξειδίου, η οποία, καθώς μεγαλώνει, μονώνει τη μεταλλική επιφάνεια από τις επιδράσεις των οξειδωτικών αερίων. Επομένως, ο ρυθμός ανάπτυξης του στρώματος οξειδίου εξαρτάται όχι μόνο από την πορεία της χημικής διαδικασίας οξείδωσης του χάλυβα, αλλά και από τις συνθήκες για την κίνηση των μεταλλικών ιόντων (από το μέταλλο και τα εσωτερικά στρώματα των οξειδίων στα εξωτερικά) και το οξυγόνο άτομα (από την επιφάνεια στα εσωτερικά στρώματα), δηλ. στις συνθήκες για τη φυσική διεργασία ροής της διμερούς διάχυσης.

Ο μηχανισμός διάχυσης για το σχηματισμό οξειδίων του σιδήρου, που μελετήθηκε λεπτομερώς από τον V. I. Arkharov, καθορίζει τη δομή τριών στρωμάτων του στρώματος αλάτων που σχηματίζεται όταν ο χάλυβας θερμαίνεται σε ένα οξειδωτικό περιβάλλον. Το εσωτερικό στρώμα (παρακείμενο στο μέταλλο) έχει την υψηλότερη περιεκτικότητα σε σίδηρο και αποτελείται κυρίως από FeO (γουστίτη): Fe B V 2 0 2 C| FeCX Το σημείο τήξης του wustite είναι 1317 °C. Το μεσαίο στρώμα - μαγνητίτης Fe 3 0 4 , με σημείο τήξης 1565 ° C, σχηματίζεται κατά την επακόλουθη οξείδωση του wustite: 3FeO C 1 / 2 0 2 ift Fe s 0 4 . Αυτό το στρώμα περιέχει λιγότερο σίδηρο και είναι εμπλουτισμένο με οξυγόνο σε σύγκριση με το εσωτερικό στρώμα, αν και όχι στον ίδιο βαθμό με τον πιο πλούσιο σε οξυγόνο αιματίτη Fe 2 0 8 (σημείο τήξης 1538 ° C): 2Fe 3 0 4 -f V 2 0 2 - Ts 3Fe2Os. Η σύνθεση καθενός από τα στρώματα δεν είναι σταθερή στη διατομή, αλλά σταδιακά αλλάζει λόγω ακαθαρσιών περισσότερων (κοντά στην επιφάνεια) ή λιγότερων (πιο κοντά στο μέταλλο) οξειδίων πλούσιων σε οξυγόνο.

Το οξειδωτικό αέριο κατά τη θέρμανση σε κλιβάνους δεν είναι μόνο ελεύθερο οξυγόνο, αλλά και δεσμευμένο οξυγόνο, το οποίο αποτελεί μέρος των προϊόντων της πλήρους καύσης του καυσίμου: CO 2 H 2 0 και S0 2. Αυτά τα αέρια, καθώς και το O 2, ονομάζονται οξειδωτικά σε αντίθεση με τα αναγωγικά: CO, H 2 και CH 4, τα οποία σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της ατελούς καύσης του καυσίμου. Η ατμόσφαιρα στις περισσότερες σόμπες καυσίμου είναι ένα μείγμα N 2 , CO 2 , H 2 0 και S0 2 με μια μικρή ποσότητα ελεύθερου οξυγόνου. Η παρουσία μεγάλης ποσότητας αναγωγικών αερίων στον κλίβανο υποδηλώνει ατελή καύση και είναι απαράδεκτη από την άποψη της χρήσης καυσίμου. Ως εκ τούτου, η ατμόσφαιρα των συμβατικών κλιβάνων καυσίμων έχει πάντα οξειδωτικό χαρακτήρα.

Η οξειδωτική και αναγωγική ικανότητα όλων αυτών των αερίων σε σχέση με το μέταλλο εξαρτάται από τη συγκέντρωσή τους στην ατμόσφαιρα του κλιβάνου και από τη θερμοκρασία της μεταλλικής επιφάνειας. Το O 2 είναι ο ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας, ακολουθούμενος από το H 2 O και το CO 2 έχει την πιο αδύναμη οξειδωτική δράση. Η αύξηση της αναλογίας ουδέτερου αερίου στην ατμόσφαιρα του κλιβάνου μειώνει τον ρυθμό οξείδωσης, ο οποίος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την περιεκτικότητα σε H 2 O και SO 2 στην ατμόσφαιρα του κλιβάνου. Η παρουσία ακόμη και πολύ μικρών ποσοτήτων SO 2 στα αέρια του κλιβάνου αυξάνει απότομα τον ρυθμό οξείδωσης, καθώς στην επιφάνεια του κράματος σχηματίζονται ενώσεις οξειδίων και σουλφιδίων χαμηλής τήξης. Όσον αφορά το H 2 S, αυτή η ένωση μπορεί να υπάρχει σε μια αναγωγική ατμόσφαιρα και η επίδρασή της στο μέταλλο (μαζί με το SO 2) οδηγεί σε αύξηση της περιεκτικότητας σε θείο στο επιφανειακό στρώμα. Ταυτόχρονα, η ποιότητα του μετάλλου επιδεινώνεται πολύ και το θείο έχει ιδιαίτερα επιβλαβή επίδραση στους κραματοποιημένους χάλυβες, καθώς το απορροφούν σε μεγαλύτερο βαθμό από τους απλούς ανθρακούχους χάλυβες και το νικέλιο σχηματίζει μια εύτηκτη ευτηκτική με το θείο.

Το πάχος του στρώματος οξειδίου που σχηματίζεται στην επιφάνεια του μετάλλου εξαρτάται όχι μόνο από την ατμόσφαιρα στην οποία θερμαίνεται το μέταλλο, αλλά και από έναν αριθμό άλλων παραγόντων, που περιλαμβάνουν κυρίως τη θερμοκρασία και τη διάρκεια της θέρμανσης. Όσο υψηλότερη είναι η επιφανειακή θερμοκρασία του μετάλλου, τόσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός οξείδωσής του. Ωστόσο, έχει βρεθεί ότι ο ρυθμός ανάπτυξης του στρώματος οξειδίου αυξάνεται γρηγορότερα μετά την επίτευξη μιας ορισμένης θερμοκρασίας. Έτσι, η οξείδωση του χάλυβα σε θερμοκρασίες έως 600°C συμβαίνει με σχετικά χαμηλό ρυθμό και σε θερμοκρασίες πάνω από 800-900°C, ο ρυθμός ανάπτυξης του στρώματος οξειδίου αυξάνεται απότομα. Εάν πάρουμε τον ρυθμό οξείδωσης στους 900 ° C ως μονάδα, τότε στους 950 ° C θα είναι 1,25, στους 1000 ° C - 2 και στους 1300 - 7.

Ο χρόνος παραμονής του μετάλλου στον κλίβανο έχει πολύ ισχυρή επίδραση στην ποσότητα των σχηματιζόμενων οξειδίων. Η αύξηση της διάρκειας της θέρμανσης σε μια δεδομένη θερμοκρασία οδηγεί σε αύξηση του στρώματος οξειδίου, αν και ο ρυθμός οξείδωσης μειώνεται με την πάροδο του χρόνου λόγω της πάχυνσης του σχηματιζόμενου φιλμ και, κατά συνέπεια, της μείωσης της πυκνότητας της ροής διάχυσης μέσω αυτού. ιόντων σιδήρου και ατόμων οξυγόνου. Έχει διαπιστωθεί ότι αν το πάχος της οξειδωμένης στρώσης είναι δ 1 στο χρόνο θέρμανσης t1στη συνέχεια στον χρόνο θέρμανσης t2μέχρι την ίδια θερμοκρασία, το πάχος του οξειδωμένου στρώματος θα είναι ίσο με:

δ2 = δ1/( t1/t2) 1/2 .

Η διάρκεια της θέρμανσης του μετάλλου σε μια δεδομένη θερμοκρασία μπορεί να μειωθεί, ειδικότερα, αυξάνοντας τη θερμοκρασία στον θάλαμο εργασίας του κλιβάνου, η οποία οδηγεί σε μια πιο έντονη εξωτερική ανταλλαγή θερμότητας και, επομένως, βοηθά στη μείωση του πάχους του οξειδωμένου στρώμα.

Έχει διαπιστωθεί ότι οι παράγοντες που επηρεάζουν την ένταση της διάχυσης οξυγόνου στην επιφάνεια του θερμαινόμενου μετάλλου από την ατμόσφαιρα του κλιβάνου δεν επηρεάζουν σημαντικά την ανάπτυξη του στρώματος οξειδίου. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι διαδικασίες διάχυσης στην πιο σκληρή επιφάνεια προχωρούν αργά και είναι οι καθοριστικές. Επομένως, η ταχύτητα της κίνησης του αερίου δεν έχει πρακτικά καμία επίδραση στην οξείδωση της επιφάνειας. Ωστόσο, η εικόνα της κίνησης των προϊόντων καύσης στο σύνολό της μπορεί να έχει αξιοσημείωτο αποτέλεσμα, καθώς η τοπική υπερθέρμανση του μετάλλου λόγω ενός ανομοιόμορφου πεδίου θερμοκρασίας αερίου στον κλίβανο (που μπορεί να προκληθεί από μια υπερβολικά μεγάλη γωνία κλίσης των καυστήρων , η λανθασμένη τοποθέτησή τους κατά το ύψος και το μήκος του κλιβάνου κ.λπ.) , αναπόφευκτα οδηγούν σε τοπική έντονη οξείδωση του μετάλλου.

Οι συνθήκες για την κίνηση των θερμαινόμενων τεμαχίων εντός των κλιβάνων και η σύνθεση του θερμαινόμενου κράματος έχουν επίσης σημαντική επίδραση στον ρυθμό οξείδωσής του. Έτσι, όταν το μέταλλο μετακινείται στον κλίβανο, μπορεί να συμβεί μηχανική απολέπιση και διαχωρισμός της προκύπτουσας στρώσης οξειδίου, η οποία συμβάλλει σε μια πιο γρήγορη επακόλουθη οξείδωση των απροστάτευτων περιοχών.

Η παρουσία ορισμένων στοιχείων κράματος στο κράμα (για παράδειγμα, για χάλυβα Cr, Ni, Al, Si, κ.λπ.) μπορεί να εξασφαλίσει το σχηματισμό ενός λεπτού και πυκνού, καλά προσκολλημένου φιλμ οξειδίου, το οποίο αποτρέπει αξιόπιστα την επακόλουθη οξείδωση. Τέτοιοι χάλυβες ονομάζονται ανθεκτικοί στη θερμότητα και αντιστέκονται καλά στην οξείδωση όταν θερμαίνονται. Επιπλέον, ο χάλυβας με υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα είναι λιγότερο επιρρεπής σε οξείδωση από τον χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι στον χάλυβα μέρος του σιδήρου βρίσκεται σε κατάσταση δέσμευσης άνθρακα, με τη μορφή καρβιδίου του σιδήρου Fe 3 C. Ο άνθρακας που περιέχεται στο χάλυβα, οξειδωμένος, μετατρέπεται σε μονοξείδιο του άνθρακα, το οποίο διαχέεται στην επιφάνεια και εμποδίζει την οξείδωση του σιδήρου.

Απανθράκωση του επιφανειακού στρώματος χάλυβα. Η αποξανθράκωση του χάλυβα κατά τη θέρμανση συμβαίνει ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης αερίων με άνθρακα, ο οποίος είναι είτε σε μορφή στερεού διαλύματος είτε σε μορφή καρβιδίου σιδήρου Fe 8 C. Αντιδράσεις απανθράκωσης ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης διαφόρων αερίων με το καρβίδιο του σιδήρου μπορεί να προχωρήσει ως εξής:

Fe 3 C + H 2 O \u003d 3Fe + CO + H2; 2Fe 3 C + O 2 \u003d 6Fe + 2CO;

Fe 3 C + CO 2 \u003d 3Fe + 2CO; Fe 3 C + 2H 2 \u003d 3Fe + CH 4.

Παρόμοιες αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα κατά την αλληλεπίδραση αυτών των αερίων με άνθρακα σε στερεό διάλυμα.

Ο ρυθμός αποξανθράκωσης καθορίζεται κυρίως από τη διαδικασία της αμφίδρομης διάχυσης, η οποία συμβαίνει υπό την επίδραση της διαφοράς στις συγκεντρώσεις και των δύο μέσων. Από τη μία πλευρά, τα αέρια αποξανθράκωσης διαχέονται στο επιφανειακό στρώμα του χάλυβα, και από την άλλη πλευρά, τα προκύπτοντα αέρια προϊόντα κινούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Επιπλέον, ο άνθρακας από τα εσωτερικά στρώματα του μετάλλου μετακινείται προς το επιφανειακό στρώμα απανθράκωσης. Τόσο οι σταθερές ταχύτητας των χημικών αντιδράσεων όσο και οι συντελεστές διάχυσης αυξάνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Ως εκ τούτου, το βάθος του αποανθρακωμένου στρώματος αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας θέρμανσης. Και δεδομένου ότι η πυκνότητα της ροής διάχυσης είναι ανάλογη με τη διαφορά στις συγκεντρώσεις των συστατικών διάχυσης, το βάθος της απανθρακωμένης στρώσης είναι μεγαλύτερο στην περίπτωση θέρμανσης χάλυβα υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα από ό,τι στην περίπτωση θέρμανσης χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα. Τα στοιχεία κράματος που περιέχονται στον χάλυβα παίζουν επίσης ρόλο στη διαδικασία απανθράκωσης. Έτσι, το χρώμιο και το μαγγάνιο μειώνουν τον συντελεστή διάχυσης του άνθρακα, ενώ το κοβάλτιο, το αλουμίνιο και το βολφράμιο τον αυξάνουν, αποτρέποντας ή προάγοντας αντίστοιχα την απανθράκωση του χάλυβα. Το πυρίτιο, το νικέλιο και το βανάδιο δεν έχουν σημαντική επίδραση στην απανθράκωση.

Τα αέρια που συνθέτουν την ατμόσφαιρα του κλιβάνου και προκαλούν απανθράκωση περιλαμβάνουν H 2 0, CO 2 , O 2 και H 2 . Η ισχυρότερη επίδραση απανθράκωσης στον χάλυβα διακρίνεται από το H 2 0 και το ασθενέστερο H 2 . Σε αυτή την περίπτωση, η ικανότητα απανθράκωσης του CO 2 αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και η ικανότητα απανθράκωσης του ξηρού H 2 μειώνεται. Το υδρογόνο παρουσία υδρατμών έχει πολύ ισχυρή επίδραση απανθράκωσης στο επιφανειακό στρώμα του χάλυβα.

Προστασία του χάλυβα από την οξείδωση και την απανθράκωση.Η επιβλαβής επίδραση της οξείδωσης και αποξανθράκωσης του μετάλλου κατά τη θέρμανση στην ποιότητά του απαιτεί τη λήψη μέτρων για την πρόληψη αυτών των φαινομένων. Η πληρέστερη προστασία της επιφάνειας των πλινθωμάτων, των ακατέργαστων τεμαχίων και των εξαρτημάτων επιτυγχάνεται σε κλιβάνους, όπου αποκλείεται η επίδραση των οξειδωτικών και απανθρακωτικών αερίων σε αυτήν. Αυτοί οι φούρνοι περιλαμβάνουν λουτρά αλατιού και μετάλλων, καθώς και φούρνους όπου η θέρμανση πραγματοποιείται σε ελεγχόμενη ατμόσφαιρα. Σε κλιβάνους αυτού του τύπου, είτε το θερμαινόμενο μέταλλο απομονώνεται από αέρια, που συνήθως καλύπτεται με ειδικό ερμητικό κάλυμμα, είτε η ίδια η φλόγα τοποθετείται μέσα στους λεγόμενους σωλήνες ακτινοβολίας, από τους οποίους η θερμότητα μεταφέρεται στο θερμαινόμενο μέταλλο χωρίς επαφή. με αέρια οξείδωσης και απανθράκωσης. Ο χώρος εργασίας τέτοιων κλιβάνων είναι γεμάτος με ειδικές ατμόσφαιρες, η σύνθεση των οποίων επιλέγεται ανάλογα με την τεχνολογία θέρμανσης και την ποιότητα του κράματος. Οι προστατευτικές ατμόσφαιρες προετοιμάζονται χωριστά σε ειδικές εγκαταστάσεις.

Είναι επίσης γνωστή μια μέθοδος δημιουργίας μιας ασθενώς οξειδωτικής ατμόσφαιρας απευθείας στον χώρο εργασίας των κλιβάνων, χωρίς σιγαστήρα μετάλλου ή φλόγας. Αυτό επιτυγχάνεται λόγω ατελούς καύσης καυσίμου (με συντελεστή κατανάλωσης αέρα 0,5-0,55). Στην περίπτωση αυτή, η σύνθεση των προϊόντων καύσης περιλαμβάνει CO και H, και μαζί με τα προϊόντα πλήρους καύσης CO 2 και H 2 O. Εάν οι αναλογίες CO / CO2 και H 2 / H 2 O δεν είναι μικρότερες από 1,3 , τότε η θέρμανση του μετάλλου σε ένα τέτοιο περιβάλλον γίνεται σχεδόν χωρίς επιφανειακή οξείδωση.

Η μείωση της οξείδωσης της μεταλλικής επιφάνειας κατά τη θέρμανση σε κλιβάνους καυσίμων με ανοιχτή φλόγα (που αποτελεί μεγάλο μέρος του στόλου κλιβάνων μεταλλουργικών και μηχανουργικών εγκαταστάσεων) μπορεί επίσης να επιτευχθεί με τη μείωση της διάρκειας παραμονής της σε υψηλή θερμοκρασία επιφάνειας. Αυτό επιτυγχάνεται επιλέγοντας τον πιο ορθολογικό τρόπο θέρμανσης του μετάλλου στον κλίβανο.

Οι υπολογισμοί της θέρμανσης μετάλλων σε κλιβάνους εκτελούνται για τον προσδιορισμό του πεδίου θερμοκρασίας ενός πλινθώματος, μπιγιέτας ή τελικού προϊόντος, με βάση τις συνθήκες που υπαγορεύονται από τον τεχνολογικό σκοπό της θέρμανσης. Αυτό λαμβάνει υπόψη τους περιορισμούς που επιβάλλονται από τις διεργασίες που συμβαίνουν κατά τη θέρμανση, καθώς και τα μοτίβα της επιλεγμένης λειτουργίας θέρμανσης. Συχνά εξετάζεται το πρόβλημα του προσδιορισμού του χρόνου θέρμανσης σε μια δεδομένη θερμοκρασία, με την προϋπόθεση ότι η απαιτούμενη ομοιομορφία εξασφαλίζεται μέχρι το τέλος της παραμονής του στον κλίβανο (το τελευταίο στην περίπτωση ογκωδών σωμάτων). Σε αυτή την περίπτωση, συνήθως ρυθμίζονται από το νόμο της αλλαγής της θερμοκρασίας του θερμαντικού μέσου, επιλέγοντας τη λειτουργία θέρμανσης ανάλογα με τον βαθμό θερμικής μάζας του μετάλλου. Για τον προσδιορισμό του βαθμού θερμικής μάζας και για τον μετέπειτα υπολογισμό της θέρμανσης, το ζήτημα του θερμαινόμενου πάχους του πλινθώματος ή της ράβδου είναι πολύ σημαντικό.