§ 42. ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА ПРИ НАГРЕВЕ
При нагреве, помимо структурных превращений в металле, изменяются его механические и физические свойства. Основная цель нагрева — придать металлу необходимые механические свойства.
Пластичность нагреваемой стали увеличивается неравномерно. Пластичность малоуглеродистых, среднеуглеродистых, низколегированных и среднелегированных сталей при нагреве до температуры 200–400° С (а высоколегированных сталей — до температуры 700–850° С) уменьшается. При нагреве стали выше температуры 600–750° С в зависимости от марки стали пластичность резко возрастает. Следовательно, при температуре нагрева выше 600–850° С (температура зависит от марки стали) сталь становится настолько пластичной, что в ней не образуются внутренние напряжения и трещины.
Для процесса нагрева наиболее важным из физических свойств является теплопроводность стали. Теплопроводность — свойство проводить тепло от более нагретой части тела к менее нагретой. Чем выше теплопроводность, тем больше в единицу времени (в час) проникает тепла с поверхности внутрь заготовки и, следовательно, меньше требуется времени для нагрева. Величина теплопроводности характеризуется так называемым коэффициентом теплопроводности.
Коэффициентом теплопроводности называется количество тепла в калориях, передаваемое за один час через стенку площадью 1 м2, толщиной 1 м при разности температур в 1° С. Коэффициент теплопроводности выражается в ккал/м·час·° С и обозначается буквой λ (ламбда). Если, например, коэффициент теплопроводности стали 36 ккал/м·час·° С, то это значит, что через стенку площадью 1 м2 толщиной 1 м при разности температур между наружной и внутренней сторонами стенки в 1° С за один час передается 36 ккал тепла.
Коэффициент теплопроводности определяется опытным путем. Для разных материалов и сталей разных марок он изменяется в очень широких пределах. Например, теплопроводность для чистого железа равна 60 ккал/м·час·° С, а для стали марки 30 λ = 38,2 ккал/м·час·° С. Коэффициент теплопроводности стали зависит от химического состава и температуры стали, а также вида обработки, которой подверглась сталь. Чем меньше сталь содержит примесей, тем больше будет ее теплопроводность. С увеличением в стали содержания углерода теплопроводность уменьшается. Легированные стали имеют теплопроводность меньше, чем углеродистые.
С изменением температуры теплопроводность сталей изменяется. На основании опытных данных установлено, что с повышением температуры до 800–850° С величина коэффициента теплопроводности для обыкновенных углеродистых сталей понижается. Выше температуры 850° С теплопроводность углеродистых сталей незначительно повышается. При нагреве легированных и специальных сталей теплопроводность их с повышением температуры изменяется в зависимости от рода и количества легирующих элементов. Исследованиями установлено, что у высоколегированных сталей, содержащих хром и никель, с повышением температуры теплопроводность увеличивается.
На величину теплопроводности влияет также и способ обработки металла. Ковка, прокатка и вообще всякая обработка стали давлением повышают ее теплопроводность. У литой стали теплопроводность меньше, чем у стали, обработанной давлением (ковкой, прокаткой).
