27. Классификация видов термической обработки.Существуют 4 группы:

1. Отжиг первого рода – нагрев металла для устранения неустойчивого состояния (наклепа), возникающего вследствие предварительной обработки методами холодной пластической деформации.

2. Отжиг второго рода – нагрев металла выше температуры превращения с последующим медленным охлаждением для получения устойчивого состояния.

3. Закалка – нагрев выше температуры превращения с последующим быстрым охлаждением. Закалку, фиксирующую при обычных температурах высокотемпературное состояние твердого раствора, называют истинной.

4. Отпуск – нагрев закаленных сплавов ниже температуры превращения с последующими выдержкой и охлаждением для получения устойчивого состояния. Отпуск, протекающий в период выдержки при обычных температурах, называют старением. Закалку с высокотемпературным отпуском называют улучшением. Кроме указанных видов термической обработки, в последнее время все большее применение получает термомеханическая обработка, заключающаяся в совокупности процессов деформации, нагрева и охлаждения в различной последовательности, в результате чего формирование структуры сплава и изменение его свойств происходит в условиях повышенной плотности несовершенств строения, созданных пластической деформацией.

Для получения мелкозернистой структуры, устранения химической и структурной неоднородности, уменьшения внутренних напряжений, понижения твердости стали, для облегчения механической обработки производят отжиг или нормализацию.

28. Отжиг первого рода, виды, назначение.

Отжиг первого рода включает возврат, рекристаллизацию и гомогенизацию, предназначенные в основном для однофазных металлов и сплавов или для многофазных сплавов, когда фазовые превращения практически незаметны.

Отжигом называется процесс термической обработки — нагрев стали до определенной температуры и последующее, как правило, медленное охлаждение с целью получения более равновесной структуры. Отжиг первого рода. К первому роду относят виды отжига, в процессе которых фазовые (полиморфные) превращения отсутствуют, а если они и протекают, то не оказывают решающего влияния на конечную структуру. Различают следующие разновидности отжига первого рода: Гомогенизационный отжиг. Этот отжиг применяется для выравнивания химической неоднородности (путем диффузии) зерен твердого раствора, т. е. уменьшения микроликвации в фасонных стальных отливках и в слитках главным образом легированной стали. В связи со своим назначением сделать сталь однородной (гомогенной) этот отжиг иначе называют гомогенизацией.

Практически слитки нагревают до 1100—1200° С, выдерживают при этой температуре 8 — 15 ч, а затем медленно охлаждают до 200—250° С. Процесс отжига продолжается около 80—100 ч. Рекристаллизационный отжиг. Рекристаллизационному отжигу подвергают сталь, деформированную в холодном состоянии (см. гл. II). При определенной степени деформации (для стали в преледах 7—15%) после рекристаллизации получаются зерна очень большой величины. Такая степень деформации называется критической степенью деформации.Для избежания сильного роста зерна при рекристаллизации деформацию стали заканчивают со степенью обжатия, большей критической степени деформации, или проводят отжиг с полной фазовой перекристаллизацией. Отжиг, уменьшающий напряжения. Это нагрев стали до температуры 200—700° С (чаще до 350—600° С) и последующее охлаждение с целью уменьшения внутренних напряжений после технологических операций (отливка, сварка, обработка резанием и др).

29. Отжиг второго рода. Неполный, полный, изотермический, сфероидизирующий. Отжиг второго рода включает стабилизацию структуры и процесс фазовых превращений. Таким образом, фазовая перекристаллизация является основным отличием отжига второго рода от отжига первого рода.

Полный отжиг. Этому виду отжига подвергают доэвтектоидную сталь с целью создания мелкозернистости, понижения твердости и повышения пластичности, снятия внутренних напряжений.

При полном отжиге доэвтектоидную сталь нагревают до температуры на 20—30° выше критической точки Ас3, т. е. на 20—30° выше линии GS диаграммы железо — цементит [Ас3 + (20—30°)]. При нагреве до такой температуры крупная исходная феррито-перлитная структура превращается в мелкую структуру аустенита (твердого раствора углерода в у-железе). При последующем медленном охлаждении (обычно со скоростью 100—200° в час до 500° С и далее на воздухе) из мелкозернистого аустенита образуется мелкая феррито-перлитная структура (рис. 96). При полном отжиге происходит измельчение феррито-перлитных зерен доэвтектоидной стали. Заэвтектоидную сталь полному отжигу с нагревом выше Аст (линия SE) не подвергают, так как при медленном охлаждении после такого нагрева цементит располагается в виде сетки по границам зерен перлита (см. рис. 64, в), ухудшая механические и другие свойства. Неполный отжиг. Этому виду отжига подвергают заэвтектоидную и эвтектоидную сталь с целью превращения пластинчатого перлита и сетки цементита в структуру зернистого перлита. Заэв-тектоидная сталь со структурой зернистого перлита обладает, по сравнению со сталью с пластинчатым перлитом, лучшей обрабатываемостью на станках в связи с более низкой твердостью (НВ160—180 для стали с зернистым перлитом и НВ180—250 с пластинчатым перлитом).

Изотермический отжиг. Характерной особенностью изотермического отжига является образование феррито-перлитной структуры из аустенита при постоянной температуре, а не при охлаждении, как при полном отжиге. Поэтому в отличие от полного отжига, например, доэвтектоидную сталь нагревают до температуры точки Ас3 + (20—30°) и после выдержки быстро охлаждают до температуры немного ниже критической точки Агх (до 700—680° С) (см. рис. 73). При этой температуре сталь выдерживают в течение времени, необходимого для полного распада аустенита и образования феррито-перлитной структуры. От температуры изотермической выдержки сталь охлаждают на воздухе.

Изотермический отжиг имеет преимущество по сравнению с полным отжигом: сокращается время отжига и получается более однородная структура, но при обработке малых садок металла. Нормализационный отжиг (нормализация). Нормализацией называют процесс термической обработки — нагрев до температуры выше Ас3 для доэвтектоидной или Аст для заэвтектоидной стали с последующим охлаждением на спокойном воздухе.

При нагреве до температуры нормализации низкоуглеродистых сталей происходят те же процессы, что и при полном отжиге, т. е. измельчение зерен. Но, кроме того, вследствие охлаждения, более быстрого, чем при отжиге, и получающегося при этом переохлаждения строение перлита получается более тонким (дисперсным), .а его количество большим. Механические свойства при этом оказываются более высокими (повышенная прочность и твердость), чем при более медленном охлаждении (при отжиге).