Перегрев и пережог

Явление перегрева и пережога возникают при несоблюдении температурного режима нагрева. Особенно часто при нагреве стали выше температур 1150–1300 °С.

Перегрев металла наступает при значительном укруп­нении зерен, когда связь между ними ослабевает, при этом механическая прочность металла падает и становится возможным образова­ние в нем трещин. Перегретый металл исправляют нормальным отжигом.

Пережог, в отличие от перегрева, исправить нельзя. Такой металл от­правляют в переплавку. При пережоге кислород проникает внутрь металла и происходит окисление и оплавление его зерен. При пережоге чрезвычайно падает прочность металла и он совершенно не выдерживает меха­нической обработки.

Температурные напряжения

С повышением температуры тела расширяются. Массивные тела по сечению нагреваются с разной скоростью. Наружные слои нагреваются сильнее и стремятся расширяться и поэтому находятся в сжатом состоянии. Более холодные внутренние слои испытывают растягивающие усилия. Таким образом, возникают температурные напря­жения.

Если металл пластичен, то под действием температурных напряжений происходит его пластическая деформация, при этом напряжения уменьшаются. Если же металл не достаточно пластичен, то величина напряжений может достигнуть предела упругости, который в данном случае близок к пределу прочности, и произойдет разрушение.

Сталь (за исключением некоторых специальных марок) переходит в пластическое состояние при 500 °С, а до этой температуры обла­дает упругостью. Для углеродистых сталей переход в пластическое состояние осуществляется при 400 °С. Следовательно температурные напряжения представляют опасность только в начале нагрева.

Опасность разрушения также часто усугубляется остаточными напряжениями. Данные напряжения возникают в том случае, если металл ранее подвергался нагреву и последующему охлаждению. Наружные слои охлаждаются быстрее, чем внутренние. После того как наружные слои охладились до температур, при которых металл теряет пластичность, темпера­тура внутренних слоев, которые еще пластичны, продолжает уменьшаться, и они стремятся уменьшить свой объема. В результате наружный слой испытывает сжимающие, а внутренний – растягивающие напряжения, которые из-за малой пластичности холодного не сни­маются. Таким образом, знаки напряжений, возникающих при по­вторном нагреве, и остаточных одинаковые, т. е. они склады­ваются. Особенно опасны остаточные напряжения, возникающие при затвердевании слитков. Допустимую разность температур поверхности и центра нагреваемого металла можно определить по следующим формулам:

для пластины К,

цилиндра К,

где – допускаемое напряжение, ; – коэффициент линейного расширения, ; Е – модуль упругости, .