1. Технология термической обработки стали. Отжиг I рода.

Этот вид обработки в зависимости от температуры его выполнения устраняет химическую или физическую неоднородность, вызванную предшествующими обработками.

В зависимости от исходного состояния стали отжиг I рода может включать в себя процессы: гомогенизации, рекристаллизации, снятия остаточных напряжений.

Диффузионный отжиг (гомогенизация) применяют для легированных сталей с целью уменьшения дендритной ликвации, которая повышает склонность стали к хрупкому излому, к анизотропии свойств, к возникновению внутренних трещин. Ликвация понижает прочность и вязкость легированных сталей.

Нагрев при данном виде отжига осуществляется до 1100-1200ºС. Выдержка осуществляется в течение 8-20 часов, а затем сталь медленно охлаждают вместе с печью. Общая продолжительность отжига составляет от 50 до 100 часов. В результате гомогенизации получается крупное зерно, что устраняется последующей обработкой давлением.

Рекристаллизация – вид отжига I рода, заключающийся в нагреве холоднодеформированной стали до температуры рекристаллизации, выдержке при этой температуре и последующем медленном охлаждении. Этот вид отжига применяют как промежуточную операцию между операциями холодного деформирования, для снятия наклепа.

Температура рекристаллизации колеблется в пределах 650-700ºС. Увеличение в стали углерода и легирующих элементов повышает температуру рекристаллизации. Продолжительность нагрева составляет 0,5-1,5 часа.

При отжиге может протекать процесс сфероидизации цементита, что повышает пластичность стали и улучшает обработку давлением.

Отжиг для снятия внутренних напряжений применяю для отливок, сварных изделий, деталей после обработки резанием, то есть после пластической деформации, когда в стали возникают остаточные напряжения.

Температура отжига находится в пределах 350-600ºС, время выдержки несколько часов (устанавливается опытным путем). Остаточные напряжения при отжиге снимаются в основном в результате сдвиговой деформации.

2. Технология термической обработки стали. Отжиг II рода.

Отжиг II рода заключается в нагреве стали до температуры выше точек Ac₃ и Ac₁, выдержке при этой температуре и последующем медленном охлаждении, в результате которого структура становится равновесной. После отжига углеродистой стали получаются структуры, указанные на диаграмме Fe-Fe₃C.

После отжига сталь обладает низкой твердостью и прочностью при высокой пластичности. Отжиг в большинстве случаев является подготовительной операцией. Он улучшает обработку резанием, снижает внутренние напряжения.

Различают следующие виды отжига: полный, изотермический, неполный, нормализационный.

Полный отжиг заключается в нагреве доэвтектоидной стали на 30-50ºС выше температуры GS, выдержке при этой температуре для полного прогрева и завершения фазовых превращений и последующем медленном охлаждении.

При таком нагреве образуется мелкозернистый аустенит, а, следовательно, после охлаждения образуется мелкозернистая структура. Чрезмерное повышение температуры нагрева и продолжительности выдержки зависит от типа нагревательной печи, типа полуфабриката (лист, прокат), способа укладки изделий в печь.

Скорость охлаждения при отжиге зависит от устойчивости аустенита и состава стали. Чем больше устойчивость аустенита, тем медленнее скорость охлаждения, следовательно, легированные стали должны охлаждаться медленнее.

Изотермический отжиг. Ему подвергают легированные стали. Как и в предыдущем случае сталь нагревают, а затем сравнительно быстро охлаждают до температуры на 100-150ºС ниже линии PSK. При этой температуре проводят выдержку для полного распада аустенита, после чего следует охлаждение на воздухе. Такой вид отжига – значительно менее длительная процедура, в результате которой получается более однородная структура, так как при выдержке температура по всему сечению выравнивается.

Изотермический отжиг улучшает обрабатываемость деталей резанием, уменьшает деформацию при последующей закалке (такому виду отжига подвергают заготовки небольших размеров, так как крупные заготовки тяжело равномерно прогреть).

Неполный отжиг отличается от полного тем, что сталь нагревают до температуры немного выше линии PSK. Для доэвтектоидных сталей такой вид отжига применяют для улучшения обрабатываемости резанием. При таком виде отжига лишь часть феррита подвергается перекристаллизации.

Применяют этот вид отжига только в тех случаях, когда предыдущая горячая обработка не дала крупного зерна.

Для заэвтектоидных сталей применяют только неполный отжиг. Эти стали нагревают на 10-30ºС выше линии температур PSK, что способствует полной перекристаллизации и изменению формы перлита с пластин на сферы. Охлаждение при сфероидизации идет медленно. Оно должно обеспечить распад аустенита на ферритно-карбидную структуру.

Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры на 50ºС выше линии GS, заэвтектоидной стали – на 50ºС выше линии PSK, непродолжительной выдержке для прогрева и завершения фазовых превращений и охлаждении на воздухе.

Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию, устраняет крупное зерно, полученное при литье, штамповке или ковке.

Охлаждение на воздухе приводит к распаду аустенита при более низких температурах и образованию более мелкой ферритно-цементитной структуры.

Для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига. Среднеуглеродистые стали подвергают нормализации или нормализации с высоким отпуском вместо закалки с высоким отпуском.