Основы термической обработки
Термическая обработка представляет собой процесс, состоящий из трех основных операций: нагрева, выдержки и охлаждения. Получаемая структура и механические свойства стали обусловливаются теми структурными превращениями, которые происходят при нагреве - в соответствии с диаграммой состояния железо-углерод (рис. 3.4, а) и при охлаждении - в соответствии с диаграммой изотермического распада аустенита (рис. 3.4, б).
а б
Рис. 3.4. Виды термической обработки стали У8 в зависимости от температуры
нагрева (а) и скорости охлаждения (б)
В зависимости от температуры нагрева по отношению к критическим точкам АС1, АС3 и Aсm (табл. 3,1) термическая обработка подразделяется на полную, неполную и низкотемпературную (рис. 3.4, а), а в зависимости от скорости охлаждения – на отжиг, нормализацию и закалку (рис. 3.4, б).
Таблица 3.1. Температуры критических точек некоторых сталей
Марка стали |
35 |
40 |
45 |
40Х |
45Г2 |
У8 |
У10 |
У12 |
9ХС |
ХВГ |
А1,ОС |
730 |
727 |
725 |
743 |
711 |
730 |
730 |
730 |
770 |
750 |
А3, Aсm, ОС |
802 |
788 |
770 |
782 |
765 |
- |
800 |
820 |
870 |
940 |
Отжиг
Отжиг - разупрочняющая термическая обработка, состоящая из нагрева до температуры выше фазовых превращений, выдержки и медленного охлаждения (с печью) до заданных температур (например, для стали до 500-600 ОС) и далее на воздухе. Отжиг проводят с целью перекристаллизации структуры стали и максимального ее разупрочнения перед пластической деформацией или механической обработкой резанием.
Полный отжиг преимущественно применяется для доэвтектоидных сталей. Он состоит из нагрева выше температуры А3 на 30-50 ОС (см. рис. 3.4, а), выдержки и медленного охлаждения (с печью) до 500-600 ОС и далее на воздухе на структуру, состоящую из феррита и перлита (рис. 3.5, а).
Полный отжиг для заэвтектоидных сталей с нагревом выше Аcm не применяется, так как он приводит к образованию карбидной сетки, которая сильно повышает хрупкость стали (см. рис. 2.4, в).
Неполный отжиг преимущественно применяется для заэвтектоидных сталей. Он состоит из нагрева выше температуры A1, но ниже Асm и приводит к образованию структуры зернистого перлита (см. рис. 2.4, г). Охлаждение должно быть медленным, чтобы обеспечить сфероидизацию и коагуляцию образовавшихся карбидов при охлаждении до 650-620 ОС. Структура зернистого перлита характеризуется низкой твердостью, высокой пластичностью и вязкостью.
а б
Рис. 3.5. Микроструктура (феррит и перлит) стали 40