2. Нормализация

Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до тем­пературы, превышающей точку А_Сз на 30...50 °С, а заэвтектоидной стали выше Асш также на 30...5О °С, выдержке до завершения фазовых превра­щений и охлаждении на воздухе. Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру,

Температурные интервалы нагрева стали при термообработке: а - отжиг II рода и закалка; б - нормализация

полученную при литье, прокатке, ковке или штамповке. Ускоренное охла­ждение на воздухе приводит к распаду аустенита при более низких темпе­ратурах, что повышает дисперсность ферритно-цементитной структуры и увеличивает количество перлита или, точнее, квазиэвтектоида типа сорби­та или троостита. Это повышает на 10... 15 % прочность и твердость норма­лизованной средне- и высокоуглеродистой стали по сравнению с ото­жженной.

Нормализация горячекатаной стали повышает ее сопротивление хрупкому разрушению, что характеризуется снижением порога хладно­ломкости и повышением работы развития трещин.

Для низкоуглеродистых сталей нормализацию можно применять вместо отжига.

1.3. Закалка

Закалкой называют вид термообработки, при которой доэвтектоид- ную сталь нагревают выше А_Сз на 30...50 °С, а заэвтектоидную сталь выше Aci на 15...20 °С, выдерживают при этой температуре и охлаждают со скоростью выше критической.

Скорость охлаждения выбирают таким образом, чтобы полиморфные превращения, связанные с переходом Fey в Fea, проходили в условиях от­сутствия диффузии и самодиффузии. При комнатной температуре скорость диффузии атомов углерода и железа в структуре сплава практически равна нулю. Таким образом при бездиффузионном превращении Fey в Fea весь углерод, находящийся в структуре аустенита, остается в твердом растворе и образуется пересыщенный раствор углерода в Fea, называемый мартен­ситом. Резкое повышение концентрации углерода в кристаллической ре­шетке железа вызывает ее сильное искажение, превращая из кубической в тетрагональную. С увеличением содержания углерода в сплаве степень тетрагональности кристаллической решетки (отношение высоты ячейки к ее основанию) возрастает, что ведет к росту внутренних напряжений. Кро­ме того, превращение аустенита в мартенсит сопровождается увеличением удельного объема, которое ведет к повышению внутренних напряжений, фазовому наклепу, измельчению блочной структуры и, в конечном резуль­тате, повышению плотности дислокаций до 10 .. 10¹² см^-2, что ведет к по­вышению прочности, твердости и резкому падению пластичности.

Доэвтектоидные стали нагревают под закалку до температуры на 30...50 ^РС выше точки Асз- В этом случае происходит полная перекристал­лизация ферритно- перлитной структуры в аустенитную, а при охлаждении со скоростью выше критической образуется мартенсит. Закалку от темпе­ратур, соответствующих межкристаллическому интервалу (Аа... Асз),не применяют, т.к. при нагреве в структуре сплава остается избыточный фер­рит, который после охлаждения остается в закаленной структуре и снижает прочность сплава

Заэвтектоидные стали под закалку нагревают несколько выше Ас1 При таком нагреве образуется аустенит при сохранении некоторого коли­чества вторичного цементита. После охлаждения структура стали состоит из мартенсита и нерастворимых частиц карбида, обладающих высокой твердостью. Для большинства заэвтектоидных сталей перегрев выше кри­тической точки Aci больше 15...20 °С, как правило, не допускается, т.к. он способствует росту зерна, что приводит к снижению прочности и сопро­тивления хрупкому разрушению.