2. Время нагрева

Общее время нагрева складывается из времени нагрева до заданной температуры и времени выдержки при этой температуре следовательно

Величина зависит от нагревающей способности среды, от размеров и формы деталей, от их укладки в печи; зависит от

скорости фазовых превращений, которая определяется степенью перенагрева выше критической точки и дисперсностью исходной структуры.

Практически величина может быть принята равной 1 мин для углеродистых и 2 мин для легированных сталей. При нагреве крупных деталей (когда значительно больше чем 1—2 мин) величиной можно пренебречь; в случае мелких деталей (диаметром или толщиной менее 1 мм) пренебрегают составляющей

Нагрев обычно проводят в газовой среде (воздух, продукты сгорания топлива), в расплавленных солях и расплавленных металлах. Соотношение времени в этих средах примерно таково: в газовых средах 1, расплавленных солях 0,5 и расплавленных металлах 0,25.

Чем крупнее изделие, тем больше Если сравнивать время нагрева шара, цилиндра, параллелепипеда и пластины при условии, что (рис. 230), то соотношение времени нагрева следующее: для шара 1; параллелепипеда 2,5, цилиндра 2, пластины 4.

Рис. 230.

Наконец, если сравнивать продолжительность нагрева для одинаковых изделий, из которых одно нагревается равномерно со всех сторон, другое только с трех сторон (например, параллелепипеда, лежащего на холодном полу печи) и третье — только с одной стороны, то эти продолжительности будут относиться как

Итак, время нагрева зависит от многих факторов и на практике колеблется от 1—2 мин (нагрев мелких деталей в соли) до многих часов (нагрев крупных деталей тяжелого машиностроения в печи).

Точно установить время нагрева можно лишь опытным путем для данной детали в данных конкретных условиях, а приближенно — можно подсчитать. Имеется несколько приближенных способов расчета времени нагрева.

Рассмотрим один из них.

Расчет проводят по формуле (1). Пусть равно 1 или 2 мин:

где — размерная характеристика изделия — минимальный размер максимального сечения (т. е. детали находят максимальное поперечное сечение и в нем — минимальный размер; в пластине это будет ее толщина 6 — рис. 230). Это и будет характеристический размер — коэффициент среды (для газа 2, соли 1, металла 0,5); — коэффициент формы (для шара 1, цилиндра 2, параллелепипеда 2,5, пластины 4); — коэффициент равномерности нагрева (всесторонний нагрев 1, односторонний 4).

Пример. Определить время нагрева детали, изображенной на рис. 231. Нагрев всесторонний, осуществляется в печи, сталь легированная.

Максимальное поперечное сечение следовательно, Находим подставляя значения коэффициентов в формулу (2):

Следует отметить, что сказанное относится к нагреву примерно до т. е. до температур, обычно принятых для нагрева под закалку, отжиг, нормализацию большинства марок сталей.

При необходимости проводить нагрев в печи до более высокой температуры (например, нагрев под закалку нержавеющих или быстрорежущих сталей) время нагрева сокращается, так как интенсивность нагрева лучеиспусканием быстро возрастает с повышением температуры. Наоборот, нагрев в печи до температур ниже 800-900 °С, например нагрев под отпуск, протекает значительно медленнее, чем ниже температура, так как при низких температурах нагрев осуществляется главным образом конвекцией, а не лучеиспусканием.

Естественно, что все рассмотренные случаи относятся к таким, когда нагревающий агрегат (печь, ванна) достаточно мощный и внесенные в него холодные детали заметным образом не снижают температуры рабочего пространства.