Металлы и сплавы нагревают перед их прокаткой, прессованием, волочением, ковкой и штамповкой с целью повышения пластичности и ковкости и облегчения процессов механической обработки.
Металлы и сплавы нагревают также с целью термической обработки готовых изделий, позволяющей получить требуемую кристаллическую структуру, снять наклеп, улучшить качество поверхности и т. п. Нагрев металлов — весьма важный передел на всех машиностроительных и обрабатывающих металлы заводах.
Нагрев цветных металлов и сплавов имеет свои особенности, отличающие его от нагрева черных металлов и сплавов. Большинство цветных металлов и их сплавов отличается весьма высокими коэффициентами теплопроводности λ, ккал/(м-ч-град): медь 340, алюминий 200; латунь 90; никель 58, значительно превышающие коэффициент теплопроводности стали, равный в среднем 40. При ограниченной толщине и вследствие высокого коэффициента теплопроводности слитков и изделий из цветных металлов они в подавляющем большинстве могут быть отнесены к категории тонких изделий, для которых можно пренебрегать перепадами температуры по толщине нагреваемого изделия. Вследствие этого нагрев большинства цветных металлов и сплавов может вестись значительно быстрее, чем черных металлов, без опасения возникновения внутренних напряжений и деформаций в результате разности температуры поверхности и середины изделия.
Допуская более быстрый нагрев, цветные металлы и сплавы предъявляют весьма жесткие требования к особой точности регулирования температуры их нагрева и газовой атмосферы печей. Например, термическую обработку изделий из дюралюминия следует проводить с отклонением от заданного температурного режима не более чем на 5—10 град. При нагреве латуни должно исключаться соприкосновение с острым пламенем и местные перегревы слитков и изделий, вызывающие выгорание цинка. При нагреве меди следует остерегаться насыщения ее водородом, вызывающим «водородную болезнь» меди, в результате которой появляется пузырчатость изделий. Вследствие особой чувствительности цветных металлов и сплавов к колебаниям температуры и к составу газовой атмосферы печей должна быть обеспечена точность регулирования температуры в печи и возможность создания защитной атмосферы рабочего пространства.
Максимальная температура нагрева цветных металлов и сплавов обычно не превышает 800—900° С, что значительно уступает максимальной температуре нагрева черных металлов, достигающей 1100—1280° С. Эта особенность позволяет для нагрева цветных металлов широко применять электрические печи сопротивления с металлическими нагревателями, обеспечивающие высокую точность регулирования температуры и легко регулируемую газовую атмосферу рабочего пространства.
Для нагрева цветных металлов и сплавов применяют следующие разновидности нагревательных печей:
- Печи для нагрева слитков перед прокаткой и прессованием. По характеру распределения в них температур и способу нагрева металла эти печи могут быть методическими и камерными (камерные печи применяют реже).
- Печи для нагрева заготовок перед ковкой и штамповкой. Материал, подвергающийся ковке или штамповке, должен быть равномерно нагрет и выдержан при температуре его обработки. Для этой цели применяют главным образом камерные печи с одной или двумя камерами: камерой нагрева и камерой выдержки.
- Печи для термической обработки. В этих печах нагревают полуфабрикаты и изделия для того, чтобы сиять с них наклеп или получить требуемую кристаллическую структуру, это достигается отжигом, нормализацией или нагревом с последующей закалкой. Печи для термической обработки обычно делают камерными; исключение представляют печи-ванны, в которых изделия или полуфабрикаты прогревают, опуская их в расплавленные соли.
