Вміст вуглецю, %

Рис. 15 Області температур нагрівання для різних видів відпалу.

1 – повний відпал; 2 – неповний відпал; 3 – дифузійний відпал; 4 – рекристалізаційний відпал; 5 – нормалізація.

Дифузійний відпал (гомогенізація) полягає в нагріві стали до 1000 - 1100°С, тривалій витримці (10 - 15 годин) при цій температурі і наступному повільному охолодженні. У результаті дифузійного відпалу відбувається вирівнювання неоднорідності сталі за хімічним складом. Завдяки високій температурі нагріву і тривалій витримці виходить грубозерниста структура, яка може бути усунена наступним повним відпалом.

Рекристалізаційний відпал призначений для зняття наклепу і внутрішньої напруги після холодної деформації та підготовки структури до подальшого деформування. Нагрівання необхідно здійснювати вище температури рекристалізації, яка для заліза становить 450°С (див. розділ 2.1.). Зазвичай для підвищення швидкості рекристалізаційних процесів застосовують значно більш високі температури, які, однак, повинні бути нижче лінії РSК діаграми Fе-Fе₃С. Тому температура нагріву для рекристалізаційного відпалу становить 650 - 700°С. У результаті рекристалізаційного відпалу утворюється однорідна дрібнозерниста структура з невеликою твердістю і значною в'язкістю.

Низький відпал застосовується в тих випадках, коли структура сталі задовільна і необхідно тільки зняти внутрішні напруження, що виникають при кристалізації або після механічної обробки. У цьому випадку сталь нагрівають значно нижче лінії РSК діаграми Fе-Fе₃С (200 - 600°С).

Відпал на зернистий перліт (сфероідізацію) застосовують для сталей близьких до евтектоїдного складу або для заевтектоідних. Такий відпал здійснюють маятниковим способом (температуру кілька разів змінюють поблизу лінії РSК, то перегріваючи вище за неї на 30 - 50°С, то охолоджуючи нижче на 30 - 50°С) або шляхом тривалої витримки (5-6 годин) при температурі трохи вище лінії РSК і подальшого повільного охолодження. Після такого відпалу цементит, зазвичай присутній в структурі у вигляді пластин, набуває зернисту форму. Сталь зі структурою зернистого перліту володіє більшою пластичністю, меншою твердістю і міцністю в порівнянні з пластинчастим перлітом. Відпал на зернистий перліт застосовується для підготовки сталей до гартування або для поліпшення їх оброблюваності різанням.

Нормалізація складається з нагріву сталі на 30 - 50°С вище лінії GSE діаграми Fе-Fе₃С (рис. 15), витримки при цій температурі і подальшого охолодження на повітрі. Більш швидке охолодження в порівнянні зі звичайним відпалом призводить до формування більш дрібнозернистої структури. Нормалізація - дешевша термічна операція, ніж відпал, так як печі використовують тільки для нагрівання і витримки. Для низьковуглецевих сталей (до 0,3% С) різниця у властивостях між нормалізованим і відпаленим станом практично відсутня і ці сталі краще піддавати нормалізації. При більшому вмісті вуглецю нормалізована сталь володіє більшою твердістю і меншою в'язкістю, ніж відпалена. Іноді нормалізацію вважають самостійним різновидом термічної обробки, а не видом відпалу.