1. Виды отжига II рода

Отжиг II рода основан на процессах фазовы?1_превращений при на­греве и охлаждении.

При отжиге II рода сталь нагревается до температур выше точки Л_с3 или А_сь выдерживается при этой температуре до полного завершения структурно-фазовых превращений и охлаждается, как правило, с очень малой скоростью (< 200 °С/ч) в камере выключенной печи.

ЕРаздачают полный, г изотермический, знепол ный, V сфероидизиру ю- ий и нормализационный отжиги (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Температуры нагрева доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей при основных видах термической обработки

i, Полный отжиг заключается в нагреве доэвтектоидно^^тал>1 3(1^50 °С выше температуры Л_сз, выдержке при этой температуре и последующем медленном охлаждении. При этом отжиге происходит полная фазовая и структурная перекристаллизация: нагрев до темпе­ратур А_сз + 30...50 °С приводит к образованию мелкозернистого ау­стенита, а при последующем охлаждении образуется феррито­перлитная структура. Скорость охлаждения при отжиге зависит от ус­тойчивости переохлажденного аустенита, т.е. от состава стали. Чем более устойчив аустенит в области перлитного превращения, тем

меньше должна быть скорость охлаждения. Легированные стали, об­ладающие высокой уг,тпйчивостью-4зереахдяжпенного.^устенита. ох- дщкддютцшачт^льно мeдлgщ^ee^^'ft07гт4Ш--^£i), чем углеродистые (150...200 °С/ч).

Полному'Тэтжигу подвергают только доэвтектоидные стали. Выде­ление при таком отжиге вторичного цементита в виде сетки по грани­цам зерен в заэвтектоидных сталях охрупчивает сталь. Поэтому для (Заэвтектоидных сталей полный отжиг не применяют.

'i' Изотермический отжиг - сталь нагревают до температур А_сз + + 30...50 °С, сравнительно быстро охлаждают до температуры изо- тер^ш^^кой выдержки (обычно на 100.^, 150^°С ниже А_с[), выдержи­вают до полного распада аустенита и охлаждают на воздухе (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Схема полного и изотермического отжига

Преимущества изотермического отжига: уменьшение длительности процесса и получение более однородной структуры (вследствие вы­равнивания температуры по всему сечению изделия превращение происходит при одинаковой степени переохлаждения).

Изотермический отжиг применяют <длд_щтамповок, заготовок инст­румента и других изделий небольшого_размера из легированной Стали. Для больших садок его^5ь1чно!^применяют.

Одной из разновидностей изотермического отжига является патен- тирование.

Патентирование - это обработка, при которой проволоку из углероди­стых сталей с 0,45...0,85 % С нагревают в проходной печи до температур А_с3+ 150...200 °С, пропускают через свинцовую или соляную ванну

(450...550 °С) и наматывают на приводной барабан. После патентирова- ния проволока имеет ферритоцементитную структуру с очень малым межпластиночным расстоянием - сорбит патентирования или троостит. Избыточный феррит или вторичный цементит при такой обработке обра­зоваться не успевает.

После патентирования проволоку подвергают многократному хо­лодному волочению с большим суммарным обжатием, что обеспечи­вает ее высокую прочность (о_в = 1500...2000 МПа).

3

Такую обработку применяют для получения высокопрочной канат­ной, пружинной и рояльной проволоки.

Неполный отжиг доэвтектоилных сталей проводят при температу­рах °С. При этих температурах происходит переход пер­

лита в аустенит, но избыточный феррит превращается в аустенит лишь частично, значительная его часть не подвергается перекристал­лизации .|^фтя^дозщ^1дтащ1^^тали неполный отжиг применяют толь­ко при отсутствии перегрева и ферритной полосчатости в целях смяг- чения~стали перед обработкой резанием/^~ "—

Заэвтектоидныехтапи подвергают только неполному отжигу, так:. как при_очень медленном охлаждении из аустёнитной области (пол­ный отжиг) по границам аустенитныТ1е|5ен образуется груБая цемен- титная сетка, охрупчивающая сталь и затрудняющая механиЧеекую обработку заготовки резанием.

1. ’ Сфероидизирующий отжиг - к заэвтектоидным сталям применяют отжиг с нагревом до температур^^+ЦО^ЗО^С, вызывающим практиче­ски полную перекристаллизацию металлической матрицы (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Схема сфероидизирующего отжига углеродистых сталей

После такого нагрева в аустените остается большое число нерас- творившихся включений вторичного цементита, которые служат цен­трами кристаллизации для цементита, выделяющегося при последую­щем охлаждении и выдержке ниже точки Л_с1. В результате образуется зернистая форма-нерлцта вместо^^астинчатой (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Зернистый перлит в стали после сфероидизирующего отжига

М

Стали, близкие к эвтектоидному составу, нагревают до 750...760 °С, для заэвтектоидных углеродистых сталей интервал температур отжига - «интервал отжигаемости» - расширяется до 770?../90 °С. Для легиро­ванных заэвтектоидных сталей этот интервал составляет 770. у 820 °С (см. рис. 4.5). ^Ич'

Нижняя граница интервала отжигаемости находится выше темпе­ратуры А_С[ (для обеспечения достаточного количества включений це­ментита), верхняя - несколько ниже А_ст. При нагреве выше интервала отжигаемости значительная часть цементита растворится и при после­дующем охлаждении ниже температуры А_сХ выделится пластинчатый перлит.

При сфероидизирующем отжиге охлаждение должно бшь медден-^ ньщ, чтобы обеспечить распад аустенита на ферритокарбидную структуру, сфероидизацию и коагуляцию образовавшихся карбидов. Но чаще применяется изотермическая выдержка при температурах перлитного распада (620...680 °С) с последующим охлаждением на воздухе.

Сталь со структурой зернистого перлита имеет низкую твердость и временное сопротивление, хор о шуюпласти чно сть jl обрабатывае- мость резанием. Такая структура является оптима^ной перед закал-

кой, так как обеспечивает мелкое зерно, расширяет интервал закалоч­ных температур, снижает растрескивание при закалке, повышает прочность и вязкость закаленной стали.

Ь, Нормализационный ютжщ_: (нормализация) предполагает нагрев на выше линии Ц^Ё (о^Грис. 3.1), непродолжительную выдержку для прогрева садки и завершения превращений и охлаждение на воздухе, обеспечивающее перлитный распад аустенита (см. рис. 4.3). Примени­тельно к доэвтектоидным сталям, особенно низкоуглеродистым (0,03...0,25 % С), нормализация за более короткое время и при боль­шей простоте режима охлаждения позволяет получить те же результа­ты, что и при полном отжиге, т.е. измельчение зерна у литых и кова­ных заготовок. ^v' ~

Так как охлаждение на воздухе обеспечивает более высокую сте­пень переохлаждения аустенита, чем при отжиге, тогцюдукты_^5го i распада оказываются более дисперсными,, а плотность дислокаций.- приближается к 10⁸ см^-2. При нормализации, в отличие от полного от­жига, в структуре стали количество избыточных фаз (феррита или це­ментита) меньше, а перлита больше. Сам же перлит ^олее дисперсный - размер его колоний меньше, пластины феррита и цементитатоньше. Вследствие этого нормализацией можно получить более благоприят­ную мелкозернистую структуру стали, обладающую повышенными прочностными свойствами. Поэтому в ряде случаев, когда от материа­ла изделия не требуется повышенных прочностных свойств, нормали­зация заменяет закалку.^Особенно это касается деталей из низкоугле- i родистой стали, для которых применение закалки исключается из-за | очень высокой критической скорости закалки!

При нормализации заэвтектоидных сталей из-за ускоренного охла­ждения выделение из аустенита избыточного (вторичного) цементита в интервале температур А_ст...А_с1 частично подавляется и нежелатель­ная цементитная сетка вокруг перлитных колоний не образуется. В связи с этим одной из целей нормализации является устранение це- ментитной сетки у заэвтектоидных сталей.