Нагревательные печи и устройства
11
Плотности углеродистых и легированных сталей, а также цветных
металлов и их сплавов при комнатной температуре 15 – 20
0
C приведе-
ны в приложении к первой части пособия. Там же приведены значения
коэффициентов линейного расширения некоторых марок сталей и
сплавов цветных металлов.
При решении вопросов передачи тепла теплопроводностью при
неустановившемся тепловом состоянии (вопросов нагрева или охлаж-
дения тел) существенную роль играет коэффициент температуропро-
водности, который является функцией теплопроводности, теплоемко-
сти и плотности
a
=
λ
/
С
ρ
(м
2
/с или м
2
/ч).
Для углеродистых сталей при комнатной температуре коэффици-
ент температуропроводности меняется в пределах (1,12 – 1,70)10
-5
м
2
/с,
для легированных сталей ниже 1,7
⋅
10
-5
м
2
/с. С повышением температу-
ры
a
изменяется в зависимости от физических параметров, входящих в
него. Вследствие резкого изменения истинной теплоемкости металлов
в области критических точек значения коэффициента температуропро-
водности в этих температурных интервалах могут резко меняться.
В некоторых случаях при исследовании процессов нагрева прихо-
дится пользоваться так называемым коэффициентом термоинерции
или аккумуляции
b
=
C
λρ
(кДж/(м
2
с
0,5
К). С повышением температу-
ры углеродистых и малолегированных сталей
b
изменяется в неболь-
ших пределах (4 – 10 % от среднего значения). Это объясняется тем,
что при нагревании металла уменьшение теплопроводности и плотно-
сти компенсируется увеличением теплоемкости. Для углеродистых и
малолегированных сталей можно принимать
b
= 12 – 13 (кДж/(м
2
с
0,5
К).
Металл нагревают как для обработки давлением, так и для различных
видов термической обработки. Для получения изделий высокого качества
необходимо правильно определять температуру, до которой металл нагре-
вается в тех или иных случаях. При нагреве углеродистых сталей в целях
правильного выбора температур нагрева можно пользоваться рис. 1.2, на
котором приведена диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов с
нанесенными на ней кривыми предельных температур нагрева под ковку,
прокатку, нормализацию, отжиг и закалку.
При непродолжительном нагреве стали перед ковкой и прокаткой
до температуры выше рекомендуемой может образоваться крупнозер-
нистая, так называемая видманштетовая структура с низкими механи-
ческими свойствами металла. Эта структура может быть исправлена
путем последующей термообработки (отжига и нормализации).
