Отжиг и нормализация стали
В ходе отливки, ковки и прокатки, и по завершений этих операций металлические заготовки охлаждаются неравномерно, результатом чего есть неоднородность свойств и структуры в разных местах заготовок, и появление внутренних напряжений. Помимо этого, при затвердевании отливки получаются неоднородными по составу благодаря ликвации.
Отжиг. Отжигом именуют операции медленного охлаждения и нагрева стали с целью:
а) выравнивания состава (диффузионный отжиг);
б) получения равновесной структуры (полный отжиг);
в) снятия напряжений (рекристаллизационный отжиг).
Диффузионный отжиг. Данный отжиг используется в тех случаях, в то время, когда в стали отмечается внутрикристаллическая ликвация. Выравнивание состава в зернах аустенита достигается диффузией других примесей и углерода в жёстком состоянии.
В следствии сталь делается однородной (гомогенной): исходя из этого диффузионный отжиг именуется кроме этого гомогенизацией, Температура гомогенизации должна быть высокой, но нельзя допускать оплавления и пережога зерен. При пережоге кислород воздуха соединяется с частицами металла, благодаря чего образуются окисные оболочки, разобщающие зерна.
Рис. 1. Диаграмма трансформации механических особенностей эвтектоидной стали в разных состояниях от перлита до мартенсита
Пережог в металле устранить запрещено, исходя из этого пережженный металл окончателен браком.
При диффузионном отжиге в большинстве случаев получается большое зерно, которое направляться исправлять последующим полным отжигом (на небольшое зерно).
Полный отжиг. Полный отжиг связан с измельчением зерна и фазовой перекристаллизацией в точках Ас1 и Асг.
Как мы знаем из прошлого, сталь в равновесном состоянии содержит перлит и самый пластична.
Назначение полного отжига — улучшение структуры стали для облегчения последующей обработки резанием, штамповкой либо закалкой, и получение мелкозернистой равновесной структуры в готовой подробности. Для полного отжига создают нагрев стали на 30—50° выше линии GSK (рис.
2) и медленное охлаждение. Существуют следующие виды (методы) полного отжига: отжиг (простой и изотермический) на п л а-стинчатый перлит (включения цементита в виде пластинок) и отжиг на зернистый перлит (включения цементита в виде зерен либо гло-булей).
При отжиге на пластинчатый перлит охлаждение заготовок создают вместе с печью, значительно чаще при частичной подаче горючего, дабы скорость охлаждения пребывала в пределах 10—20° в час.
Отжигом достигается кроме этого измельчение зерна. Крупнозернистая структура получается при затвердевании стали благодаря свободного роста зерен (к примеру, при медленном охлаждении в отливках), а также в результате перегрева стали; такая структура приводит к понижению механических особенностей подробностей.
На рис. 3 приведена крупнозернистая структура доэвтектоидной стали. Эта структура именуется видманштетовой (по имени астролога Видманштетена, распознавшего такую структуру на метеорном железе) и характерна тем, что включения феррита (яркие участки) и перлита (чёрные участки) находятся в виде вытянутых пластин под разными углами друг к другу.
В заэвтектоидных сталях видманштетова структура характеризуется штрихообразным размещением избыточного цементита.
Рис. 2. Область температуры нагрева стали при термической обработке
Размельчение зерна связано с перекристаллизацией а-железа в у-железо: при обратном переходе и охлаждении (у-железа в а-железо) мелкозернистая структура сохраняется.
Так, при отжиге на пластинчатый перлит в один момент обеспечивается мелкозернистая структура.
При изотермическом отжиге по окончании выдержки и нагрева сталь скоро охлаждают до температуры немного ниже точки Art и выдерживают при данной температуре до полного распадения аустенита на перлит, по окончании чего охлаждение ведут на воздухе. Использование изотермического отжига быстро повышает производительность труда, в особенности для легированной стали.
К примеру, обычный отжиг высоколегированной стали требует от 15 до 13 час., а изотермический — от 4 до 7 час. Схема изотермического отжига приведена на рис. 4.
Отжиг на зернистый (глобулярный) перлит производится следующим образом.
По окончании простого нагрева стали создают ее медленное охлаждение до температуры, пара меньшей Агъ выдерживают при данной температуре, после этого снова, нагревают до температуры мало выше Аси выдерживают,опятузохлаждают ниже точки Агх и т. д. Так охлаждение и нагрев около точки Аь повторяют пара раз, результате чего пластинки цементита неспешно покупают форму.
В зернистом перлите цементит находится в виде зернышек либо глобулей, равномерно рассеянных по полю феррита.
Свойства зернистого перлита значительно отличаются от особенностей пластинчатого перлита в повышения уменьшения пластичности и сторону твёрдости и вязкости. Особенно это относится к заэвтектоидной стали, в которой целый цементит (как эвтектоидный, так и избыточный) получается в виде глобулей.
Рекристаллизационный отжиг. Данный отжиг значительно чаще используется для снятия внутренних напряжений, появляющихся в отливках благодаря неравномерного охлаждения их частей, и при холодной обработке давлением, к примеру, при глубокой вытяжке, в то время, когда зерна металла дробятся и вытягиваются.
Рис. 3. Крупнозернистая структура до-эвтектоидной стали
Рис. 4. Схема изотермической закалки и изотермического отжига
Для полного снятия внутренних напряжений нужна температура порядка 600°, так как температура начала рекристаллизации железа около 450°. Нужно смотреть за тем, дабы охлаждение по окончании выдержки стали хватало медленным: при стремительном охлаждении внутренние напряжения смогут снова появиться.
Нормализация. При нормализации охлаждение производится не в печи, как при отжиге, а на спокойном воздухе.
Нагрев при нормализации ведется до полной перекристаллизации (на 30—50° выше точек Ас3 й Аст). В следствии нормализации сталь получает мелкозернистую и однородную структуру.
прочность и Твёрдость стали по окончании нормализации выше, чем по окончании отжига.
Структура низкоуглеродистой стали по окончании нормализации та же, что и по окончании отжига (феррито-перлитная), а у средне- и высокоуглеродистой стали — сорбитная, исходя из этого нормализация может заменить для первой отжиг, а для вторых — закалку с высоким отпуском. Довольно часто нормализация есть подготовительной операцией для закалки.
Для некоторых марок углеродистой и особой сталей норма,-лизация окончательна операцией термической обработки, поскольку в следствии нормализации эта сталь получает требуемые особенности.
