Причиной брака кованых поковок могут быть наружные и внутренние дефекты стального слитка. Трещины и другие поверхностные дефекты при ковке не устраняются, они переходят в поковки. При нагреве в окислительной атмосфере с избытком воздуха может образоваться слой окалины большой толщины (на крупногабаритных слитках 12-15 мм), которая при ковке вдавливается в металл и образует глубокие вмятины на поверхности поковок.

На последних переходах ковки при охлаждении заготовок из-за недостаточной пластичности металла могут образоваться трещины. При неправильном нагреве в результате выгорания углерода на поковке из высокоуглеродистой стали может образоваться обезуглероженная поверхность, глубина которой будет превышать припуск на обработку, вследствие чего снижается твердость поверхности изделия после термообработки.

При интенсивной протяжке заготовки круглого сечения, недостаточном ее нагреве или при малой массе падающих частей молота на концах поковки получаются вогнутые торцы, увеличивающие концевые припуски. При несоблюдении температурного режима ковки или недоброкачественном исходном материале образуются наружные трещины. Внутренние разрывы (свищи, расслоения) чаще всего возникают вследствие неправильного ведения ковки. При недостаточной проковке слитков в поковке может остаться крупная кристаллическая литая структура, обусловливающая ее пониженные механические свойства.

Размеры поковок в процессе ковки по переходам и готовых поковок контролируют с помощью универсальных (линеек, рулеток, кронциркулей, нутромеров и др.) и специальных измерительных инструментов. Поковки, изготовляемые повторяющимися партиями, контролируют шаблонами и скобами. Различают следующие шаблоны: прутковые - для измерения общей длины поковок или заготовок; профильные - для контроля размеров между уступами и расположения уступов в осевом направлении; контурные - для проверки габаритных размеров и внешнего контура поковок сложной формы. Толщину горячих

поковок в процессе ковки измеряют предельными скобами, закрепляемыми на специальных державках, и регулируемыми скобами.

Из напусков, предусмотренных иа кованых поковках, вырезают образцы, по которым определяют пределы прочности, текучести, относительное удлинение или сужение, ударную вязкость и твердость поковок.

Приемка поковок после ковки перед термообработкой производится по наружному осмотру и размерам отделом технического контроля (ОТК) завода-изготовителя.

Поковки предъявляются к контролю партиями или поштучно без обработки резанием или после предварительной обработки резанием. Поковки в случае необходимости подвергаются правке. При наличии наружных дефектов небольшой глубины их вырубают. В процессе ковки также вырубают трещины.

Технические условия на поковки общего назначения диаметром (тол-шиной) до 800 мм из конструкционной углеродистой, низколегированной и легированной стали, изготовляемые ковкой, регламентированы ГОСТ 8479-70*. По ГОСТ 8479-70* поковки разделены на пять групп:

I группа - поковки без испытаний;

II и III группы - поковки с испытаниями на твердость, причем для поковок II группы предварительную термообработку выполняют одновременно для всей партии, а для поковок

III группы - термообработку делают по одинаковому режиму; IV группа - поковки с испытаниями на растяжение, ударную вязкость и твердость для поковок одной плавки стали и при совместной термообработке; V группа - принимается индивидуально каждая поковка.

Сдаточными характеристиками для поковок IV и V групп являются предел текучести и относительное сужение.

Отнесение поковки к той или иной группе производит потребитель, номер группы указывается на чертеже детали.

По требованию потребителя в чертеже поковки или в заказе могут быть назначены дополнительные испытания при сдаче поковок (проверка на флокены, проба по Бауману, ультразву-

ковой и перископический контроль, величина остаточных напряжений, предел текучести при рабочих температурах, ударная вязкость при рабочих и отрицательных температурах, макро-и микроанализ структуры, проба за загиб, величина зерна и др.).

По химическому составу поковки из углеродистой, низколегированной и легированной стали должны соответствовать требованиям ГОСТ 380-71*, ГОСТ 1050-74**, ГОСТ 19281-73, ГОСТ 4543-71* и другим стандартам или техническим условиям. Допуски и технологические напуски должны соответствовать ГОСТ 7829-70 при ковке на молотах и ГОСТ 7062-79* при ковке на прессах.

Для поковок массой свыше 35 т припуски и напуски устанавливают по технологическим инструкциям, действующим на предприятии-изготовителе.

Поковки, поставляемые после окончательной термообработки, разделяются по категории прочности. Нормы твердости для поковок II и III групп и категории прочности для поковок IV и V групп устанавливаются по соглашению изготовителя с потребителем.

Категории прочности, соответствующие им нормы механических свойств, определяемые при испытании на продольных образцах, и нормы твердости приведены в ГОСТ 8479-70*. Этот ГОСТ предусматривает также рекомендуемые марки стали в зависимости от диаметра (толщины) поковок и требуемой категории прочности. При определении механических свойств на поперечных, тангенциальных или радиальных образцах ГОСТ 8479-70 регламентируется допускаемое снижение норм в процентах.

Условные обозначения для поковок разных групп следующие:

I группа - Гр. ГОСТ 8479-70*;

II-III группы с твердостью НВ 143-179:

Гр. II (III) - НВ 143-179 ГОСТ 8479-70 ;

IV-V группы с категорией прочности КП 50:

Гр. IV (У) - КП50 ГОСТ8479-70*.

При особых нормах на прочностные и пластические свойства условные обозначения включают эти нормы.

На обрабатываемых поверхностях допускаются отдельные дефекты без удаления, если глубина их, определяемая контрольной вырубкой или зачисткой, не превышает 75 % фактического одностороннего припуска. Если глубина дефектов превышает односторонний припуск, то для поковок из углеродистой и низколегированной стали допускается заварка дефектов с предварительной вырубкой.

Режим термообработки устанавливает предприятие-изготовитель. Отбор проб для опредстения химсостава производится по ГОСТ 7565-81*, а химический анализ - по

ГОСТ 22536.0-77 -ГОСТ 22536.7-77, ГОСТ 12344-78* - ГОСТ 12365-84*.

Изготовление образцов и испытание на растяжение производят по ГОСТ 1497-73*; на ударную вязкость по ГОСТ 9454-78; на твердость по Бринеллю по ГОСТ 9012-59*.

Поковки маркируют в месте, указанном на чертеже поковки. Каждая партия поковок или поковка сопровождается документом о качестве, в котором указывается:

наименование или товарный знак предприятия-изготовителя;

номер заказа;

количество поковок в партии и их масса, номер чертежа;

марка стали и обозначение стандарта или технических условий;

химический состав;

номер плавки;

группа поковок;

категория прочности для IV и V групп или нормы твердости для II и III групп и обозначение ГОСТ 8479-70*;

вид термической обработки;

результаты дополнительных испытаний, предусмотренных чертежом поковки или условиями заказа.

Технические условия на поковки из коррозионностойких сталей и сплавов регламентированы ГОСТ 25054-81, а на поковки из жаропрочных и жаростойких сплавов - ГОСТ 26131-84.

При термообработке поковок (после ковки или обдирки) и после нее также

предусматривают контроль, который регламентируется заводскими технологическими инструкциями по термической обработке поковок. Особое внимание при контроле обращают на температуру поковок при загрузке в печь; правильность загрузки печи; заданную скорость нагрева; температуру на-

грева под отжиг, нормализацию, закалку, отпуск; температуру переохлаждения при нормализации; выравнивание температуры при перекристаллизации и отпуске, отжиге и нормализации, охлаждение с температуры отпуска и отжига; температуру поковок при выдаче из печи.

Глава

особенности ковки инструментальных сталей, высоколегированных жаропрочных сталей и сплавов и цветных сплавов

1. КОВКА

ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СТАЛЕЙ

Сопротивление деформированию инструментальных сталей в основном зависит от процентного содержания углерода. Чем больше в них углерода, тем ниже пластичность и выше сопротивление деформированию. Наличие в этих сталях вредных примесей (особенно серы и фосфора) приводит к понижению пластичности из-за появления красно- или синеломкости. Влияние легирующих элементов иа пластичность и механические свойства инструментальных сталей происходит вследствие замещения в решетке атомов железа атомами легирующего элемента. На основе физико-химических (коэффициента теплопроводности, температуры фазовых превращений и др.) и механических свойств (пластичности, сопротивления деформирования устанавливают температурный режим нагрева металла под ковку, температуру начала и конца ковки, выбор схемы процесса ковки и формы бойков, а также степень и скорость деформации.

Металлургическая природа металла слитков

Ковкость инструментальных сталей зависит от металлургической природы и исходного состояния металла. Ковкость Ki) = if/oB (ф - относительное сужение в зоне разрыва; Од - временное сопротивление характеризует поведение металла в процессах ковки и горячей объемной штамповки). Ковкость литого металла ниже деформированного, вследствие.того что влитом металле все хрупкие составляющие располагаются по границам зерен.

Из-за склонности литого металла при больших степенях деформации разрушаться по границам зерен необходимо при первых переходах производить обжатие граней слитка с небольшой степенью деформации.

Качественное рафинирование металла, т. е. освобождение от вредных примесей, неметаллических включений и газов, можно получить при специальных способах выплавки. Например, для инструментальных сталей наиболее оптимален способ электрошлакового переплава (ЭШП), количество неметаллических включений при котором уменьшается в 3-4 раза по сравнению со способом открытой дуговой плавки.

Применение ЭШП для штамповых сталей обеспечивает повышение пластичности и вязкости, предела выносливости и изотропности механических свойств.

Ковкость литого металла зависит от дисперсности, устойчивости про-

1. Влияние степени уковки на карбидную неоднородность стали Х12М

750 500 300

750 500 300

750 500 300

Балл карбидной неоднородности по

гост 5950-73 по сечению слитка

4,3 3,2 2,3

9,0 6,8 4,9

20,0 15,2 11,0

4-5 6,5 6,5

6,5 6,5

7,5 9,0

5,0 6,5 7,0

4 4 5

* Сетка карбидной эвтектики не разрушена. * Сетка карбидной эвтектики отсутствует.

тив оплавления и объемного содержания эвтектических составляюш,их. В табл. 1 приведены данные по карбидной неоднородности инструментальной стали Х12М в зависимости от степени уковки, а в табл. 2 данные по влиянию массы слитков и степени уковки на состояние сетки карбидной эвтектики сталей Х12 и Х12Ф1.

В заготовках больших сечеиий наиболее благоприятная структура обеспечивается при их производстве из крупных слитков, а для получения сортового проката диаметром менее 60 мм лучше использовать слитки массой 300-500 кг.

В исследуемых слитках характер распределения карбидной эвтектики неодинаков: по мере удаления от поверхности слитка к центру карбидная

эвтектика возрастает. В деформированном металле распределение карбидной эвтектики по сечению поковки также неодинаково. Наиболее тонкая сетка карбидов наблюдается в поверхностных слоях металла. С увеличением степени уковки тонкая карбидная сетка в поверхностных слоях исчезает, а в центральных слоях сохраняется сплошная или разорванная сетка карбидов.

В табл. 3 приведены результаты испытаний образцов, изготовленных из предварительно деформированных заготовок из быстрорежущих сталей разных марок и сплавов. Минимальной ковкостью эти стали обладают в литом состоянии.

Наиболее пластичной из анализируемых сталей табл. 3 является сталь Р9, у остальных сталей пластичность сни-

3. Зависимость механических свойств инструментальных сталей от температуры испытаний

Примечания: 1. Принятые обозиачеиня; /<;СV - ударная вязкость.

9. Серия I - образцы изготовлены нз заготовок сечением 38x38 мм; сернн II -IV - из заготовок сечеинем 75x 75 мм; серии I, IV - образцы после ковки; серии II, 1И - образцы после прокатки и отжига.

жается по мере увеличения степени легирования. Повысить пластичность этих сталей можно в основном деформацией литой структуры путем дробления хрупкой сетки и распре-

деления ее частиц в массе зерен твердого раствора. Быстрорежущая сталь с ярко выраженной карбидной неоднородностью после термической обработки имеет почти в 2 раза более

2. Влииние массы слитка и степени уковки на карбидную эвтектику сталей Х12 и Х12Ф1