Ковочные материалы

Основными материалами для ковки являются углеродистые стали и легированные стали различного состава, за которыми следуют алюминий, магний, медь, титан и их сплавы. Исходными состояниями материалов могут быть прутковая заготовка, слитки, металлические порошки и жидкие металлы. Отношение площади поперечного сечения металла до деформации к его площади после деформации называется коэффициентом ковки. Правильный выбор коэффициента ковки, разумная температура нагрева и время выдержки, обоснованная начальная температура ковки и конечная температура ковки, а также оптимальная величина и скорость деформации имеют огромное значение для повышения качества продукции и снижения затрат.

Как правило, в качестве заготовки для поковок среднего и малого размера используется круглый или квадратный пруток. Зернистая структура и механические свойства прутка однородны и отличные; он обладает точной формой и размерами, а также высоким качеством поверхности, что удобно для организации серийного производства. При условии разумного контроля температуры нагрева и режимов деформации можно ковать поковки с превосходными эксплуатационными характеристиками без значительных деформаций при ковке.

Слитки используются только для крупных поковок. Слиток имеет структуру, близкую к литой, с крупными столбчатыми кристаллами и рыхлым центром. Поэтому для получения отличной металлической структуры и механических свойств необходимо подвергнуть его значительной пластической деформации, чтобы разрушить столбчатые кристаллы на мелкие зёрна и уплотнить пористость.

Предварительно спрессованные и спечённые заготовки порошковой металлургии можно ковать в горячем состоянии методом штамповки без облоя, получая кованые изделия из порошка. Плотность таких кованых изделий близка к плотности обычных кованых деталей, они обладают хорошими механическими свойствами и высокой точностью, что позволяет сократить последующую обработку резанием. Внутренняя структура кованых изделий из порошка однородна, без сегрегации, и их можно использовать для изготовления малых зубчатых колёс и других деталей. Однако цена порошка значительно выше, чем у обычных прутков, что в определённой степени ограничивает его применение в производстве.

Когда на жидкий металл, залитый в пресс-форму, оказывается статическое давление, он застывает, кристаллизуется, течёт, подвергается пластической деформации и принимает форму под действием давления; таким образом, можно получить штамповку с требуемой формой и характеристиками. Штамповка жидкого металла — это метод формообразования, находящийся между литьём под давлением и ковкой в пресс-форме, и особенно хорошо подходит для сложных тонкостенных деталей, которые трудно изготовить обычной ковкой в пресс-форме.

Помимо распространённых материалов, таких как углеродистые стали и легированные стали различного состава, а также алюминий, магний, медь, титан и их сплавы, суперсплавы на основе ковкого чугуна, суперсплавы на никелевой основе и суперсплавы на кобальтовой основе также получают путём ковки или прокатки. Однако из-за относительно узких пластических зон ковка этих сплавов представляет собой сравнительно большую сложность. Для различных материалов предъявляются строгие требования к температуре нагрева, начальной температуре ковки и конечной температуре ковки.