ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Отжиг из "Технология термической обработки металлов Издание 2 " Отжигом называют процесс термической обработки, заключающийся в нагреве стали до определенной температуры (рис. 46) и последующем, как правило, медленном охлаждении для получения более равновесной структуры. [c.49] Отжиг является предварительной операцией термической обработки, подготавливающей структуру стали к последующим технологическим операциям, например, к обработке заготовок на металлорежущих станках и окончательной термической обработке (закалке с отпуском) деталей. Но отжиг используют и как окончательную термическую обработку в том случае, если получаемые в результате этой операции свойства удовлетворяют требованиям, предъявляемым к данной детали. [c.49] При полном отжиге доэвтектоидную сталь нагревают до температуры на 20—30° С выше температуры в точке Лсз, т. е. на 20—30° С выше линии 08 диаграммы железо—цементит (см. рис. 46). При нагреве до такой температуры крупная исходная феррито-перлитная структура превращается в мелкую структуру аустенита (рис. 47). При последующем медленном охлаждении для углеродистой стали со скоростью 120—150°С/ч до 450—550° С и далее на воздухе из мелкозернистого аустенита образуется мелкая феррито-перлитная структура (рис. 47 и 48). [c.50] При отжиге легированной стали скорость охлаждения должна быть порядка 30—70° С/ч это связано с тем, что легирующие элементы повышают устойчивость аустенита. Для сокращения продолжительности отжига легированные стали целесообразно подвергать изотермическому отжигу. [c.50] Заэвтектоидную сталь полному отжигу не подвергают. Для полного отжига заэвтектоидную сталь нужно нагревать до температуры на 20—30° С выше точки Аст, т. е. на 20—30° С выше линии 8Е диаграммы железо—цементит. При нагреве до такой температуры будет происходить превращение исходной структуры цементит и перлит в структуру аустенита. При последующем медленном охлаждении цементит будет выделяться по границам зерен аустенита и после превращения аустенита в перлит при температурах немного ниже температуры в критической точке Аг , в результате образуется структура цементит и перлит, но цементит будет расположен в виде сетки по границам зерен перлита (рис. 49). Сталь с такой структурой имеет низкую вязкость, неравномерное распределение твердости по сечению, плохо обрабатывается на станках. [c.50] Неполный отжиг характеризуется нагревом стали до одной из температур в интервале превращений (выше точки Лс , но ниже точки Асз, рис. 46), выдержкой и медленным охлаждением. [c.50] Если после горячей обработки давлением доэвтектоидная сталь имеет структуру, состоящую из мелких зерен феррита и перлита, то полной перекристаллизации не требуется. В стали с такой структурой с помощью неполного отжига снимают напряжения и понижают твердость. В связи с более низкой температурой нагрева и меньшей продолжительностью применять неполный отжиг экономически более выгодно. [c.51] Результатов, близких к результатам неполного отжига, можно достичь нагревом стали до температур немного ниже температуры в точке Ас1 (650—680° С) — высоким отпуском (иногда такой процесс называют низким отжигом). Чем выше температура нагрева, тем больше снижается твердость стали. Но такого снижения твердости стали, какое получается после полного отжига, высокий отпуск не дает, и поэтому его целесообразно применять, когда не требуется фазовая перекристаллизация. Для высоколегированных конструкционных сталей, у которых отсутствует перлитное превращение (см. рис. 28, в), высокий отпуск является единственной термической обработкой, позволяющей снизить их твердость. [c.51] Изотермический отжиг имеет преимущества перед отжигом с непрерывным охлаждением сокращается время отжига (особенно при отжиге деталей из легированных сталей) и получается более однородная структура (превращения во всем объеме детали происходят при одинаковой температуре). [c.53] Отжиг на зернистый перлит зернистый цементит) заключается в нагреве стали до температуры несколько выше температуры в точке Лсх, выдержке и последующем охлаждении для сфероидизации цементита и получения зернистого перлита. Этому виду отжига подвергают детали из заэвтектоидной и эвтектоидной сталей. Детали из стали со структурой зернистого перлита обладают по сравнению с деталями из стали со структурой пластинчатого перлита большей пластичностью, равномерным распределением твердости по сечению и лучшей обрабатываемостью на станках. [c.53] Для получения зернистого перлита детали из заэвтектоидной стали нагревают до температур в интервале превращений, т. е. между критическими точками A и Аст (между линиями 8К и ЗЕ диаграммы железо—цементит). Обычно стальные детали нагревают немного выше температур в точке Ас (до 740—760° С). При нагреве до такой температуры перлит превращается в аустенит, а цементит остается и образуется структура цементит - -- - аустенит. После выдержки охлаждение можно осуществлять по двум технологическим схемам. Первая предусматривает непрерывное охлаждение с печью до 500—600° С со скоростью 30— 50°/ч с дальнейшим охлаждением на воздухе (рис. 50, а). Вторая схема предусматривает охлаждение до температуры 680—700° С при выключенной печи, изотермическую выдержку при этой температуре (в интервале перлитного превращения) в течение 2— 4 ч, охлаждение с печью до 500—600° С со скоростью 30—507ч, а далее на воздухе (рис. 50, б). При непрерывном охлаждении или при изотермической выдержке образуется зернистый перлит (рис. 51), т. е. процесс сфероидизации цементита и его коагуляция (укрупнение) до дисперсности, обеспечивающей заданную твердость стали. [c.53] Для ускорения образования зернистого перлита нагрев (до 740—760° С) и охлаждение (до 680—700° С) повторяют несколько раз (рис. 50, в). Такой отжиг называется маятниковым или циклическим. Ускорение образования зернистого перлита при маятниковом отжиге достигается тем, что образовавшиеся зерна цементита при первом охлаждении являются дополнительными центрами кристаллизации при втором охлаждении и т. д. Но так многократно изменять температуру трудно. [c.54] А у (680—700° С) при этом требуется длительная выдержка (несколько суток), в связи с чем такой режим отжига невыгоден. [c.55] Если избыточный цементит в заэвтектоидной стали находится в виде грубой сетки, то перед сфероидизацией карбидная сетка должна быть устранена, так как отжигом уничтожить ее не всегда удается. Для устранения цементитной сетки заэвтектоидную сталь подвергают нормализации, т. е. нагреву до температуры выше температуры в точке Аст (линия 5 ), при котором цементитная сетка растворяется, и ускоренному охлаждению (на воздухе), препятствующему выделению цементита в виде сетки. [c.55] Структуру отожженной заэвтектоидной стали с цементитом в виде зерен принято называть зернистым перлитом. Такое название является не совсем правильным, так как структура заэвтектоидной стали представляет собой структуру перлит и цементит. Структура заэвтектоидной стали называется зернистым перлитом, потому что в такой структуре нельзя различить зерна цементита перлита и избыточного цементита. При наличии цементитной сетки и пластинчатого перлита избыточными карбидами является цементитная сетка при наличии цементита в виде зерен можно предположительно указать, что какая-то часть зерен является зернами избыточного цементита, а остальные зерна и феррит — это перлит. [c.55] Диффузионный отжиг (гомогенизация) характеризуется нагревом стали до температуры значительно выше температуры интервала превращений (на 180—300° С) с последующим медленным охлаждением (см. рис. 46). Такой отжиг применяют для выравнивания химической неоднородности (путем диффузии) зерен твердого раствора, т. е. уменьшения микроликвации в фасонных стальных отливках и в слитках главным образом легированной стали. [c.55] Рекристаллизационный отжиг используют для стальных де талей, деформированных в холодном состоянии. Холодная де формация (прокатка, волочение и т. п.) влияет на строение и ме ханические свойства стали. В результате холодной деформации, например низкоуглеродистой стали, зерна стали (феррита) вытягиваются в направлении деформации. При сильной деформации зерна не только вытягиваются, но и дробятся. [c.55] В стали деформации подвергается пластичный феррит, а цементит, обладающий высокой твердостью, почти не деформируется и оказывает сопротивление деформации. В связи с этим чем больше углерода, тем труднее сталь поддается деформации. Сталь с зернистым цементитом легче деформируется, чем сталь, имеющая структуру пластинчатого перлита. [c.55] Возникающий в процессе деформации наклеп стали может достигнуть такой величины, что сталь становится хрупкой и дальнейшая деформация ее становится невозможной. Для возвращения стали пластичности и возможности дальнейшей ее деформации проводится рекристаллизационный отжиг. Нагрев холоднодеформированной стали до 400—450° С заметных изменений в микроструктуре не вызывает механические свойства изменяются незначительно, и только снимается большая часть внутренних напряжений. При нагреве до более высокой температуры механические свойства стали резко изменяются твердость и прочность понижаются, а пластичность повышается (рис. 53). При этом изменяется строение стали. Вытянутые в результате деформации зерна становятся равноосными. [c.56] Рекристаллизация начинается с появления зародышей на границах зерен. В дальнейшем зародыши растут за счет деформированных зерен, в связи с чем образуются новые зерна до момента полного исчезновения деформированной структуры (рис. 54). Под температурой рекристаллизации подразумевается температура, при которой в металлах, подвергнутых деформации в холодном состоянии, начинают образовываться новые зерна. [c.56] Вернуться к основной статье