Горячая и холодная деформация - Горячая (выше температуры рекристаллизации) даёт крупный сортамент и вязкую структуру; холодная - точную геометрию и наклёп.
Суть
Граница между горячей и холодной деформацией - не абсолютная температура, а температура рекристаллизации металла. Если сталь деформируют выше неё, искажённые зёрна тут же заменяются новыми равноосными: металл упрочняется в момент обжатия и сразу «отдыхает». Ниже этого порога рекристаллизация не успевает пройти, дефекты решётки накапливаются - возникает наклёп.
По правилу Бочвара температура рекристаллизации технически чистых металлов близка к 0,4 температуры плавления по шкале Кельвина; для железа это около 450 °C. Поэтому волочение или прокатка при комнатной температуре - деформация холодная, а прокатка при 850-1200 °C - горячая. Промежуточный режим - с подогревом, но ниже порога рекристаллизации - называют тёплой деформацией (отсюда «теплодеформированные» трубы в ГОСТ 8733): наклёп частично снимается, а окалина ещё не образуется в заметном количестве.
Важно, что деление идёт по физике процесса, а не по ощущениям: свинец, прокатанный при 20 °C, деформируется «горячо», а вольфрам при 1000 °C - ещё «холодно».
Чем отличаются
| Признак | Горячая деформация | Холодная деформация |
|---|---|---|
| Температура | выше порога рекристаллизации (сталь: обычно 850-1250 °C) | ниже порога (как правило, комнатная) |
| Сопротивление деформации | низкое - можно обжимать крупные сечения | высокое - нужны большие усилия, малые обжатия за проход |
| Структура после обработки | рекристаллизованная, равноосная, вязкая | вытянутая по направлению деформации, с наклёпом |
| Прочность σт, σв | на уровне отожжённого металла | повышены за счёт наклёпа |
| Пластичность δ5, вязкость KCV | сохраняются | снижаются; восстанавливаются отжигом |
| Поверхность | покрыта окалиной | чистая, светлая, малая шероховатость |
| Точность размеров | ниже (усадка при остывании, износ инструмента) | высокая, жёсткие допуски |
Отсюда типичная технологическая цепочка: горячей деформацией получают крупный сортамент и заготовку, а холодной - доводят геометрию, поверхность и при необходимости прочность. После холодной деформации металл часто термообрабатывают, чтобы вернуть пластичность и снять остаточные напряжения.
Ключевые числа
| Порог рекристаллизации (правило Бочвара) | ≈ 0,4·Tпл по шкале Кельвина; для железа ≈ 450 °C |
|---|---|
| Горячедеформированные трубы, ГОСТ 8732-78 | Dн 20-550 мм, стенка 2,5-75 мм |
| Холоднодеформированные трубы, ГОСТ 8734-75 | Dн 5-250 мм, стенка 0,3-24 мм |
| Допуск по стенке, ГОСТ 8732 (обычная точность, Dн ≤ 219 мм, s ≤ 15 мм) | +12,5 / -15 % |
| Допуск по стенке, ГОСТ 8734 (s от 1 до 5 мм / свыше 5 мм) | ±10 % / ±8 % |
| Сталь 20 после термообработки (ГОСТ 8731, ГОСТ 8733) | σт ≥ 245 МПа, σв ≥ 412 МПа, δ5 ≥ 21 % |
| Состояние поставки х/д труб по ГОСТ 8733-74 | термообработанные; без ТО - при Dн/s ≥ 50 и по требованию потребителя |
Где встречается в трубах
В обозначении трубы способ деформации стоит рядом с ГОСТом: «г/д» - горячедеформированная, «х/д» - холоднодеформированная. Первые берут для магистралей, котлов и конструкций, где нужны большие диаметры и толстая стенка; вторые - там, где важны точный размер, чистая поверхность и тонкая стенка: гидравлика, приборостроение, теплообменники.
- Бесшовные трубы: горячедеформированные по ГОСТ 8732-78, холоднодеформированные по ГОСТ 8734-75 - оба сортамента в библиотеке стандартов.
- Как прошивают гильзу и раскатывают трубу на горячих станах - в статье производство бесшовных труб.
- Электросварные и профильные трубы формуют из штрипса вхолодную; сварной шов при этом - единственная зона с изменённой структурой.
- Снятие наклёпа и выравнивание структуры после деформации - в статье термообработка труб.
- Типовая марка для обоих способов - сталь 20; для северного исполнения - 09Г2С.
Связанные термины
- Наклёп (деформационное упрочнение)Рост прочности и твёрдости при холодной деформации за счёт искажения решётки; снимается отжигом.
- ОтжигМедленное охлаждение после нагрева: снимает внутренние напряжения и наклёп, возвращает пластичность - например, после холодной деформации труб.
- СортаментПеречень стандартных размеров проката (диаметр × стенка × длина), закреплённый в ГОСТе; определяет, что реально выпускают заводы.