2. Отжиг I рода

Отжиг I рода в зависимости от исходного состояния стали и темпе­ратуры его выполнения может включать процессы гомогенизации, рек­ристаллизации и снятия остаточных напряжений. Характерная особен­ность этого вида отжига в том, что указанные процессы происходят не­зависимо от того, протекают в сплавах при этой обработке фазовые превращения или нет. Поэтому отжиг I рода можно проводить при тем­пературах выше или ниже температур фазовых превращений.

Этот вид обработки в зависимости от температурных условий его выполнения уменьшает химическую и физическую неоднородность, созданную предшествующими обработками.

1. Гомогенизационный (диффузионный) отжиг

Г омогенизационный отжиг применяют для слитков и отливок из легированной стали с целью уменьшения дендритной или внутрикри- сталлитной ликвации, которая ведет к снижению свойств стали и воз­никновению дефектов структуры.

В результате неравновесной кристаллизации твердого раствора^си­ми черки шастай в сечении каждого, кристаллита (дендрита) оказыва- £1Ся-п^р@мешшм. Оси дендритов, образовавшиеся при более высоких температурах, обогащены компонентом, повышающим точку солиду- са, а межосные пространства, затвердевшие при более низких темпе­ратурах, обогащены легкоплавкими элементами, понижающими точку ликвидуса. Подобная химическая неоднородность в пределах дендри­тов называется дендритной ликвацией.

Химическая неоднородность в пределах всего слитка или отдель­ных его зон называется зональной ликвацией. Зональную ликвацию подразделяют на прямую и обратную. При прямой ликвации поверх­ностные зоны слитка обогащены элементом, повышающим темпера­туру плавления сплава, а центральные зоны слитка обогащены эле­ментом, понижающим эту температуру. ПрЦ обратной ликвации на­блюдается обратная закономерность. Еще один вид зональной ликва­ции - ликвация по удельному весу (гравитационная ликвация) - неод­нородность распределения по высоте слитка тяжелых элементов (вольфрам, свинец).

Основной причиной химической неоднородности является различ­ная растворимость элементов в твердой и жидкой фазах, вызывающая избирательную кристаллизацию. Соотношение растворимостей эле­ментов в жидком железе и в твердом 5-железе - коэффициенты ликва­ции (К_л) - приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Элемент	S	Р	С	Си	Si	Мо	№	Мп	А1	W	Сг
к,	20,0	14,3	7,7	1,78	1,51	1,43	1,26	1Д9	1,08	1,05	1,05

Очевидно, что в стальных слитках наибольшая химическая неодно­родность должна быть по сере, фосфору и углероду.

Неоднородность состава, как правило, сопровождается неоднород­ностью структуры и свойств сплава.

Зональная ликвация - дефект литой структуры, неустранимый тер­мической обработкой. Устранение или уменьшение степени зональной ликвации достигается путем регулирования технологии кристаллиза­ции слитков: ускоренным охлаждением, перемешиванием расплава перед разливкой и в процессе кристаллизации и другими технологиче­скими приемами.

Для уменьшения дендритной ликвации слиток или отливку подвер­гают гомогенизационному (диффузионному) отжигу.

При диффузионном отжиге с целью интенсификации диффузион­ных процессов сталь нагревается до 1000... 1200 °С и подвергается длительной выдержке (8...20 ч). Наиболее интенсивно гомогенизация протекает в начальный период отжига, так как по мере выравнивания состава стали градиент концентрации уменьшается.

По первому закону Фика диффундирующий поток вещества (/') пропорционален градиенту концентрации (с):

j = -Dgradc,

где D - коэффициент диффузии, зависящий от природы сплава, типа и состава твердого раствора, размера зерна и особенно сильно от температуры.

Для определения времени, необходимого для гомогенизации заго­товок, используют формулу

т=-х^:2 / D,

где т - время, необходимое для перемещения атомов элемента с коэф­фициентом диффузии D на расстояние х.

Высокая температура отжига и длительная выдержка способствуют росту зерна и формированию грубой структуры перегрева. Структуре перегрева соответствуют низкая прочность, пластичность, коррозион­ная стойкость. При длительной выдержке происходит также коагуляция неметаллических включений и вторых фаз, гетерогенизация (неодно­родность) структуры, окисление, обезуглероживание поверхностных слоев. При неправильном охлаждении с высоких температур гомогени- зационного отжига может произойти частичная или полная закалка, что повышает склонность к трещинообразованию.

Для устранения последствий гомогенизационного отжига прово­дится последующий отжиг или нормализация.