Лекция 2 роль металлургических факторов в формировании свойств поковок

Металл поковок из специальных сталей должен быть плотным и физически однородным с минимальным содержанием газов и неметаллических включений. Чем выше степень чистоты металла, тем выше его физические, механические и технологические свойства.

Дефекты металла в виде трещин, флокенов и пористости сни­жают его свойства, являются сильными концентраторами напряже­ний и служат очагами разрушения деталей. Повышенное содер­жание газов в стали вызывает снижение пластических свойств металла и нередко является причиной возникновения флокенов. Неметаллические включения, неизбежно присутствующие в любой стали, снижают конструкционную прочность металла и являются очагами коррозии и усталостного разрушения.

Многие неудачи при изготовлении крупных поковок из высо­колегированных сталей связаны именно с внутренними дефектами слитка. Поэтому правильный выбор основных параметров и усло­вий формирования слитка — фактор не менее важный, чем вып­лавка высококачественной стали.

Большинство специальных сталей отличается низкими пласти­ческими свойствами при температуре ковки и относится к классу труднодеформируемых. Ряд дефектов выплавки и разливки ме­талла, например засорение стали вредными примесями (свинцом, сурьмой, мышьяком) и плохое раскисление, снижает технологич­ность стали и иногда приводит к полной потере металлом свой­ства деформируемости в горячем состоянии. Наличие на поверх­ности слитка заплесов, грубых плен и шлаковых включений также резко ухудшает деформируемость стали в случае ковки слитков без предварительной обдирки.

Ковка стали в благоприятных термомеханических условиях с использованием оптимальных схем напряженного состояния иногда исправляет металлургические дефекты слитка или, по крайней мере, сводит к минимуму их вредное влияние на качество готовой поковки.

Установлено, например, что усадочные пустоты и рыхлость в слитках многих перлитных и аустенитных сталей в опреде­ленных условиях ковки хорошо завариваются и не оставляют вредных следов в макроструктуре откованной детали, а предва­рительная обдирка слитков практически снимает вредное влияние поверхностных дефектов. Однако роль деформирования в испра­влении металлургических дефектов слитка весьма ограничена. Во-первых, ряд сталей трудно поддается заварке (к ним относятся, например, высокохромистые сложнолегированные стали мартенситного класса ЭИ802, 15X11МФБ и др.). Этот процесс протекает удовлетворительно только при условии высокой степени чистоты стали. Во-вторых, не все поковки (особенно крупные и со сложной конфигурацией) позволяют осуществить необходимые техноло­гические мероприятия для эффективного воздействия на заварку внутренних пороков слитка.

Что касается механического удаления некоторых поверхност­ных металлургических дефектов слитка, то этот процесс дорого­стоящий, трудоемкий и технологически не всегда осущест­вимый.

Приведенные примеры характеризуют ненадежность, а часто L. и невозможность исправления имеющихся металлургических дефектов слитка какими-либо методами механического воздействия на металл, хотя принципиально и могут быть весьма эффективные частные решения.

Поэтому следует еще раз подчеркнуть, что основа высокого качества поковок заложена в исходном слитке, т. е. в его плот­ном и однородном строении, в минимальной газонасыщенности и загрязненности стали вредными примесями и неметалличе­скими включениями.