Термическая обработка

Ниже приведены источники, использованные при составлении конспекта по теме «Отжиг»

Лекции по курсу «Материаловедение». Лекция 13. Основы теории термической обработки стали (продолжение). Технологические особенности и возможности отжига и нормализации.

Отжиг, снижая твердость и повышая пластичность и вязкость за счет получения равновесной мелкозернистой структуры, позволяет:
- улучшить обрабатываемость заготовок давлением и резанием;
- исправить структуру сварных швов, перегретой при обработке давлением и литье стали;
- подготовить структуру к дальнейшей термической обработке.

Характерно медленное охлаждение со скоростью 30…100°С/ч.

Отжиг первого рода

1. Диффузионный (гомогенезирующий). Применяется для устранения ликвации, выравнивания химического состава. В его основе – диффузия. В результате нагрева выравнивается состав, растворяются избыточные карбиды. Применяется, в основном, для легированных сталей.

2. Рекристаллизационный отжиг проводится для снятия напряжений после холодной пластической деформации. Продолжительность зависит от габаритов изделия.

3. Отжиг для снятия напряжений после горячей обработки (литья, сварки, обработки резанием, когда требуется высокая точность размеров).
Температура нагрева выбирается в зависимости от назначения, находится в широком диапазоне: Т=160…700°С. Продолжительность зависти от габаритов изделия.

Отжиг второго рода

Предназначен для изменения фазового состава.

Является подготовительной операцией, которой подвергают отливки, поковки, прокат. Отжиг снижает твердость и прочность, улучшает обрабатываемость резанием средне- и высокоуглеродистых сталей.

В зависимости от температуры нагрева различают отжиг:
1. полный, с температурой нагрева на 30…50°С выше критической температуры А3.
Тк=А3+(30…50)°С

Проводится для доэвтектоидных сталей для исправления структуры.

При такой температуре нагрева аустенит получается мелкозернистый, и после охлаждения сталь имеет такую же мелкозернистую структуру.

Нормализация – разновидность отжига.

Термическая обработка, при которой изделие нагревают до аустенитного состояния, на 30…50°С выше А3 или АСТ с последующим охлаждением на воздухе.
Тк=А3+(30…50)°С
Или
Тк=АСТ+(30…50)°С

Нормализацию чаще применяют как промежуточную операцию, улучшающую структуру.

Для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига. Для среднеуглеродистых сталей нормализацию или нормализацию с высоким отпуском применяют вместо закалки с высоким отпуском. В этом случае механические свойства несколько ниже, но изделие подвергается меньшей деформации, исключаются трещины.

2. неполный, с температурой нагрева на 30…50°С выше критической температуры А1.
Тк=А1+(30…50)°С

Применяется для заэвтектоидный сталей.

Неполный отжиг является обязательным для инструментальных сталей.

Богодухов С.И., Гребенюк В.Ф., Синюхин А.В. Курс материаловедения в вопросах и ответах: учебное пособие. 2-е изд., испр. и доп.. – М.: Издательство “Машиностроение”, 2005. – 288 с.

Отжиг состоит в нагреве металла, выдержке и последующем медленном охлаждении (вместе с печью). Отжиг приближает металл к равновесию.

Отжиг первого рода проводят для получения более равновесной, чем исходная, структуры, не связывая эту цель с наличием или отсутствием фазовой перекристаллизации. Примерами отжига первого рода являются рекристаллизационный отжиг, диффузионный отжиг.

При рекристаллизационном отжиге деформационной упрочненный металл нагревают несколько выше температурного порога рекристаллизации. В результате отжига материал приобретает такие же механические свойства, какие он имел до деформации.

Диффузионный (гомогенизирующий) отжиг проводят при нагреве до высоких температур (применительно к сталям – значительно выше Ас3 или Аст), предполагающих интенсивную диффузию атомов. Такому отжигу подвергают, например, отливки для устранения дендритной ликвации (гомогенизации сплава). При отжиге второго рода непременно протекает, хотя бы частичная, фазовая перекристаллизация. К отжигу второго рода относятся неполный отжиг, полный отжиг.

При неполном отжиге нагрев ведут до температуры Ас1 (ниже Ас3 или Аст). Происходит частичная перекристаллизация сплава (меняется перлитная соствляющая). Чаще неполный отжиг применяют для заэвтектоидных сталей (сфероидизирующий отжиг).

При полном отжиге сталь нагревают до Ас3 или Аст. Происходит полная перекристаллизация сплава.

Если при полной закалке (полном отжиге) охлаждение нагретой заготовки ведут на спокойном воздухе, то такая термическая обработка называется нормализацией.