11.2. Отжиг II рода
Отжиг II рода заключается в нагреве стали до температур выше точек Ас1 или Ас3, выдержке и как правило, последующем медленном охлаждении. В процессе нагрева и охлаждения в этом случае протекают фазовые превращения ( ), определяющие структуру и свойства стали. Различают следующие виды отжига: полный, изотермический и неполный. Полный отжиг заключается в нагреве доэвтектоидной стали на 30 - 50С выше температуры, соответствующей точке Ас3, выдержке при этой температуре для полного прогрева и завершения фазовых превращений в объеме металла и последующем медленном охлаждении. При нагреве до температуры выше точки А3 на 30-500С образуется аустенит, характеризующий мелким зерном, поэтому при охлаждении возникает мелкозернистая структура, обеспечивающая высокую вязкость и пластичность, и возможность достижения высоких свойства после окончательной термической обработки. Чрезмерное повышение температуры нагрева выше точки А3 вызывает рост аустенита, что ухудшает свойство стали. Медленное охлаждение должно обеспечить распад аустенита при малых степенях переохлаждения, что бы избежать образования излишне дисперсной ферритно-карбидной структуры и свойственное ей более высокой твердости. Чем больше устойчивость аустенита в области температур перлитного превращения, тем медленнее должно быть охлаждение. Полному отжигу подвергают сортовый прокат из стали с 0,3-0,4 % С, поковки, фасонные отливки. Изотермический отжиг состоит обычно в нагреве легированной стали, как и для полного отжига, и в сравнительно быстром охлаждении до температуры, лежащей ниже точки А1 (обычно 660 - 6800С) При этой температуре назначают изотермическую выдержку 3 - 6 ч., необходимую для полного распада аустенита, после чего следует охлаждение на воздухе. Преимущество изотермического отжига
в сокращении длительности процесса, особенно для легированных сталей, которые для заданного снижения твердости приходится охлаждать очень медленно.
в получении более однородной ферритно-перлитной структуры.
Пружинную (канатную ) проволоку из стали, содержащей 0,65-0,9%С, перед холодным волочением подвергают изотермической обработке - патентированию. Для потентирования проволоку подвергают высокотемпературной аустенизации для получения однородного аустенита, а затем пропускают через расплавленную соль температурой 450-5500С. В результате изотермического распада аустенита образуется тонкопластинчатый троостит или сорбит. Такая структура позволяет при холодной протяжке давать большие обжатия (более 75%) без обрывов и после заключительного холодного волочения получить высокую прочность ( = 2000-2250 МПа). Неполный отжиг отличается от полного тем, что сталь нагревают до более низкой температуры (немного выше температуры А1). Неполный отжиг доэвтектоидных сталей применяют для улучшения обрабатываемости их резанием. При неполном отжиге происходит частичная перекристаллизация стали – вследствие перехода аустенита в перлит. Такой отжиг для конструкционных легированных сталей проводится при 750 - 7700С с последующим охлаждением со скоростью 30-600С/ч до 6000С, далее на воздухе. Неполный отжиг доэвтектоидной сталей применяют для улучшения обрабатывания их резанием; для заэвтектоидных и легированных сталей (выше на 10 - 300С Ас1) для получение зернистого перлита и снятия цементитной сетки и получения ее зернистой структуры после нормализации. Стали, близкие к эвтектоидному составу, имеют узкий интервал температур нагрева (750 - 7600С) для отжига на зернистый цементит, для заэвтектоидных углеродистых сталей интервал расширяется до 770-7900С. Легированные заэвтектоидные стали для получения зернистых карбидов можно нагревать до более высоких температур и в более широком интервале (770- 8200С). Охлаждение при сфероидизации медленное, обеспечивающее полный распад аустенита. После отжига на зернистый перлит эвтектоидные и заэвтектоидные стали обладаю наилучшей обрабатываемостью резанием, т.е. возможно применение больших скоростей резания и достигается высокая частота поверхности. Отжиг нормализационный (нормализация) заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку Ас3 на 40 -500С, заэвтектоидной стали до температуры выше точки Аcm также на 40 - 500С, в непродолжительной выдержке для прогрева садки и завершения фазовых превращений и охлаждении на воздухе. Нормализация вызывает полную фазовую кристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье и прокатке, ковке или штамповке. Нормализацию широко применяется для улучшения свойств стальных отливок вместо закалки и отпуска. Ускоренное охлаждение на воздухе приводит к распаду аустенита при более низких температурах, что повышает дисперсность ферритно-цементитной структуры и увеличивает количество перлита, или, точнее сорбита или троостита. Это повышает прочность и твердость нормализованной среднеуглеродистой стали по сравнению с отожженной. Назначение нормализации различно в зависимости от состава стали, для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига. При повышении твердости 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 высоко отпуска. В этом случае механические свойства несколько ниже, но детали будут подвергнуты меньшей деформации по сравнению с получаемой при закалке, и вероятность появления трещин практически исключается. Нормализация с последующим высоким отпуском (600-6500С) часто используют для исправления структуры легированных сталей вместо полного отжига, так как производительность и трудоемкость этих двух операций выше, чем одного отжига.