Виды термической обработки:

1.отжиг

2. нормализация

3. закалка

4. отпуск

5. термомеханическая обработка

6. старение

Отжиг – это операция нагрева, выдержки и замедленного охлаждения (обычно вначале с печью до 600-700^оС, а затем на воздухе) с целью устранения физической или химической неоднородности, а также получения равновесной структуры.

Виды отжига

1. Отжиг первого рода предназначен для выравнивания физической или химической неоднородности.

а) Гомогенизация – это нагрев сталей до 1100-1200^оС, длительная выдержка 15-20 часов и замедленное охлаждение для устранения химической неоднородности. Гомогенизации подвергают слитки или крупные отливки из легированной стали с целью устранения ликваций, так как ликвации снижают пластичность и вязкость стали. В результате гомогенизации получается крупное зерно, которое обычно устраняется при последующей обработке давлением. Фасонные отливки после диффузионного отжига подвергают полному отжигу или нормализации для измельчения зерна и улучшения свойств.

б) Рекристаллизационный отжиг – это нагрев холоднодеформированной стали выше температуры рекристаллизации (680-740^оС), выдержка 0,5-1,5 часа и последующее замедленное охлаждение. Этот вид отжига обычно применяют перед холодной обработкой давлением и как промежуточную операцию для снятия наклёпа при холодном деформировании. Он приводит к рекристаллизации – образованию и росту новых равноосных зёрен вместо деформированных, что вызывает снижение твёрдости и повышение пластичности.

в) Отжиг для снятия остаточных напряжений – это нагрев металла до 200-700^оС (чаще 350-600^оС), выдержка несколько часов и замедленное охлаждение вместе с печью. Этому виду отжига подвергают отливки, сварные изделия, детали после обработки резанием, в которых в результате неравномерного охлаждения, неоднородной пластической деформации возникли остаточные напряжения. Заметных изменений структуры при таком виде отжига не происходит.

2. Отжиг второго рода предназначен для получения равновесной структуры, то есть в результате такого отжига у доэвтектоидных сталей получают феррито-перлитную (рис. 30 б,в), эвтектоидных – перлитную (30д), а заэвтектоидных – перлито-цементитную структуру (30 г).

а) Полный отжиг заключается в нагреве доэвтектоидной стали на 30-50^оС выше Ас₃, выдержке при этой температуре для полного прогрева и завершения фазовых превращений и последующем медленном охлаждении. В результате получают мелкозернистую феррито-перлитную структуру, обладающую хорошей обрабатываемостью резанием. Обычно металл загружают в печь непосредственно после выгрузки предыдущей садки при температуре печи 400-500^оС. Охлаждение проводят с печью до температуры 550-650^оС, а затем на воздухе. Полному отжигу подвергают сортовой прокат, поковки и фасонные отливки.

б) Изотермический отжиг – это нагрев, как и для полного отжига, сравнительно быстрое охлаждение до 600-650^оС (обычно переносом металла в другую печь), изотермическая выдержка при этой температуре в течение нескольких часов и охлаждение на воздухе. По своему назначению изотермический отжиг аналогичен полному, но применяется он только для небольших отливок, поковок и других деталей.

в) Неполный отжиг – это нагрев сталей на 10-30^оС выше точки Ас₁, охлаждение вначале с печью до 550-650^оС, а затем на воздухе. Неполный отжиг доэвтектоидных сталей применяют для улучшения обрабатываемости резанием. Но чаще всего неполный отжиг применяют для заэвтектоидных сталей и называют его сфероидизацией, так как в результате сталь приобретает зернистую (сфероидальную) форму перлита. Зернистый перлит (рис.34) лучше обрабатывается резанием и давлением.

Рис.34 Структура зернистого перлита

Нормализация – это вид отжига, который заключается в нагреве доэвтектоидной стали на 30-50^оС выше Ас₃, а заэвтектоидной стали выше Аcm, непродолжительной выдержке для завершения превращений и охлаждении на воздухе. Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную на предыдущих стадиях обработки металла. Нормализацию широко применяют для улучшения свойств стальных отливок вместо закалки и отпуска. Ускоренное охлаждение на воздухе приводит к распаду аустенита при более низких температурах и получению структуры сорбита или троостита (рис.32). Это повышает твердость и прочность нормализованной средне- и высокоуглеродистой стали по сравнению с отожжённой.

Назначение нормализации различно в зависимости от состава стали. Для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига. Повышая твердость, нормализация обеспечивает большую производительность при обработке резанием и получение более чистой поверхности. Для отливок из среднеуглеродистой стали нормализацию с высоким отпуском применяют вместо закалки и высокого отпуска. В этом случае механические свойства несколько ниже, но детали подвергаются меньшей деформации при резком изменении температуры, чем при закалке, что практически исключает вероятность появления трещин. Нормализацию с высоким отпуском (600-650^оС) часто используют для исправления структуры легированных сталей вместо полного отжига, так как производительность при этом выше.

Закалка заключается в нагреве стали на 30-50^оС выше Ас₃ для доэвтектоидных сталей или Ас₁ для заэвтектоидных сталей, выдержке для завершения фазовых превращений и последующем охлаждении со скоростью выше критической. Для углеродистых сталей в качестве охлаждающих сред применяются вода или водные растворы солей, а для легированных – масло. В результате закалки доэвтектоидные и эвтектоидные стали приобретают структуру мартенсита (рис.33), а заэвтектоидные – мартенсита с включениями вторичного цементита. Таким образом, значительно повышается твёрдость и прочность.