Термический режим ковки и штамповки состоит из трех этапов: нагрев перед ковкой и штамповкой, остывание в процессе ковки и штамповки, остывание после ковки и штамповки.

Одна из главных задач при разработке термического цикла ковки и штамповки состоит в определении температурного интервала, т. е. температуры начала и конца штамповки.

Различают оптимальный (или допустимый) и Технологически необходимей интервалы температур ковки и штамповки. Оптимальный интервал температур определяют в результате раздельного установления температур начала и конца ковки и штамповки. Точно установить эти температуры можно лишь на основании конкретных данных, касающихся металла ( с металлургической, металловедческой и эксплутационной точек зрения). Поэтому обычно указывают ориентировочные температуры начала и конца ковки, которые затем уточняются исходя из конкретных обстоятельств.

Главным фактором, определяющим эти температуры является состав сплава и определяемого им свойства.

Ковочные температуры находятся между:

Температурами плавления и конца рекристаллизации сплава. Более низкая температура относится к полугорячей, полухолодной и, наконец, к холодной деформации. Штамповочные температуры на 150... 200°С ниже (Тпл). Интервал ковочных температур, как правило, назначается в каждом конкретном случае исходя из химического состава материала, диаграммы состояния. При этом имеется в виду, что в интервале ковочных темеператур материал обладает достаточной пластичностью.

Вблизи температуры плавления сплава находится темепература, при которой наблюдается потеря пластичности. Здесь же находится область пережога стали, связанный с оплавлением и окислением границ зерен, поэтому ковать в этой области нельзя. Немного ниже находится температура перегрева и сплава, который характеризуется значительным ростом зерна. Следует помнить, что для некоторых сталей крупнозернистая структура хорошо поддается ковке, при этом зерна измельчаются. Поэтому верхняя температура ковки может лежать в области температур перегрева.

В некоторых случаях верхнюю температуру снижают из-за необходимости уменьшения окалинообразования и обезуглероживания. Чем больше заготовка или слиток, тем в большей мере снижают температуру.

Это связано с тем, что для крупных заготовок при их нагреве требуется больше времени выдерживания в печи.

Нижняя граница температур ковки зависит не только от типа стали, но и от объема заготовки, качества требуемого металла, наличия или отсутствия термообработки, способом охлаждения. Важным фактором при установлении ковочных темеператур являются требования, предъявляемые к механическим свойствам металла с учетом характера, эксплуатации детали.

Если для данной детали предусмотрена термообработка, например, закалка с отпуском, то правильно выбранная температура ковки позволяет использовать ковочное тепло для последующей термической обработки. Если термообработка не предусмотрена, то нижний предел интервала ковочных температур ограничивается условиями получения мелкого зерна.

Для небольших поковок (массой до 1000 кг) температура конца поковки может быть высокой, на 200-*300°С выше АR3 или низкой вблизи точки АR3. Несмотря на то, что при высокой температуре конца ковки зерно будет крупным, можно в результате быстрого охлаждения получить тонкое строение структуры сплава.

При этом высокая температура конца ковки способствует повышена технико-экономических показателей производства (повышение производительности, уменьшение расхода энергии). Для поковок с большой массой и не подлежащих термообработке получение высоких механических свойств за счет увеличения скорости охлаждения поковок маловероятно из-за невозможности в этих условиях ускорить их остывание. Поэтому чтобы решить эту задачу, следует подобрать такую комбинацию температуры и величины обжатий, которая бы обеспечила бы оптимальную структуру. Здесь необходимо иметь в виду, что сталь, подвергнутая деформации в интервале критических обжатий (4-12%), после рекристаллизации имеет нежелательную крупнозернистую структуру.

Для углеродистых сталей интервал ковочных температур показан на рис.

Для Низкоуглеродистых сталей - до 0,3%С, допускается более низкая (ниже Асз до Ас1) температура конца ковки особенно для крупных заготовок. При этом окончательный размер зерен, меньше, чем при завершении ковки при температуре выше точки Аr3. Для Среднеуглероцистой стали тешературный интервал точки заканчивается выше Аr3, что обеспечивает более мелкое зерно.

Для Заэвтектоидной стали, у которой структурносвободной фазой является хрупкий цементит, температура конца ковки должна быть по возможности более низкой, а охлаждение поковок более быстрым во избежание образования цементитной сетки. Для разрушения цементитной сетки следует оканчивать ковку в интервале температур критических точек Аг3 – Ar1.

В цеховых условиях интервал ковочных температур иногда уточняют, исходя из субъективных причин. Конец штамповки корректируют исходя из стойкости инструмента. Разогретые штампы быстро садятся при штамповке остывающей заготовки вследствие увеличения сопротивления деформированию. Иногда повышение температуры штамповки вызывается недостаточной мощностью оборудования. Руководствоваться подобными соображениями допустимо лишь в тех случаях, когда отклонен от оптимального режима не снижает качества поковок.