Технология термической обработки стали

Для полного или частичного перевода сталей в структурно-равновесное состояние применяют различные виды отжига.

Отжигом называют такой вид термической обработки, при котором сталь нагревают ниже или выше температуры критических точек, выдерживают при этой температуре и затем медленно охлаждают.

Твердость стали после отжига составляет НВ=180-250 кГ/см². Скорость охлаждения в печи = 1-5 °С/мин. Сталь имеет перлитную структуру, т.е. феррито-цементитную эвтектоидную смесь.

Отжиг I рода проводят при температурах выше или ниже температур фазовых превращений. Этот вид отжига устраняет химическую или структурную неоднородность, созданную предшествующими обработками.

Основные виды отжига I рода:

• диффузионный отжиг. Применяется для устранения дендритной ликвации (химической неоднородности) в слитках и отливках. Нагрев до 1100-1200 °С с выдержкой 12-15 часов (иногда до 100 часов) и медленным охлаждением. Недостаток – укрупнение зерна. Для исправления структуры применяется нормализация;

• рекристаллизационный отжиг. Применяется для устранения наклепа после холодной пластической деформации или как промежуточный отжиг при волочении. Нагрев до 727 °С.

Отжиг II рода заключается в нагреве стали выше точек А₁ или А₃, выдержке и, как правило, последующем медленном охлаждении (вместе с печью). При этом виде отжига протекают фазовые превращения, определяющие структуру и свойства стали. Различают полный и неполный отжиг II рода.

Полный отжиг состоит в нагреве до 30-50ºС выше А₃ , выдержке и медленном охлаждении. Образуется мелкозернистая феррито-цементитная смесь. Его обычно применяют для доэвтектоидных сталей с целью измельчения зерна. В результате повышаются пластичность и обрабатываемость резанием.

Неполный отжиг производится при температуре выше А_1, но ниже А₃, или А_ст. Структура сталей после отжига: перлит + феррит, перлит или перлит + цементит. Отжиг II рода применяют для получения равновесной структуры в целях снижения твердости, повышения пластичности и вязкости стали; улучшения обрабатываемости; измельчения зерна.

Неполному отжигу на зернистый перлит обычно подвергают заэвтектоидные инструментальные стали. После неполного отжига карбиды приобретают округлую форму, исчезает сетка вторичного цементита, которая ухудшает обрабатываемость.

Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку А₃ на 40…50С, заэвтектоидной стали до температуры выше критических точек А_ст также на 40…50С, в непродолжительной выдержке для завершения фазовых превращений и охлаждении на воздухе. Нормализация является более экономичным видом термообработки, чем отжиг.

Углеродистые стали после нормализации несколько прочнее, чем после отжига. Их пластичность при этом ниже максимально возможной.

Твердость стали после нормализации составляет: сорбитная структура – НВ=250-350 кГ/см², трооститная структура - НВ=350 – 500 кГ/см². Сорбит и троостит – это мелкозернистая феррито-цементитная смесь, поэтому соответственно с этой структурой в «нормализованных» сталях несколько повышена твердость по сравнению с результатами обыкновенного отжига при более высоком пределе текучести и хорошей вязкости.