Теория термической обработки

Отжиг первого рода

1

Термической обработкой называют технологический процесс обработки изделий из металлов и их сплавов тепловым воздействием с целью изменения их структуры и свойств в нужном направлении.

Термообработка представляет собой совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения металлов и их сплавов, которые осуществляются в определенной

последовательности.

График простой (а) и сложной (б) термической обработки

Основные параметры: температура нагрева, время выдержки, скорость нагрева, скорость охлаждения

2

Классификация основных видов термической обработки

3

Связь термической обработки с диаграммой состояния

4

Отжиг первого рода

Отжиг 1-го рода частично или полностью устраняет отклонения от равновесного состояния, возникшие при предыдущей обработке, причем его проведение не обусловлено фазовыми превращениями.

Обработкой, предшествующей отжигу 1-го рода, могут быть литье, обработка давлением, сварка, термическая обработка и другие технологические процессы.

Разновидности отжига 1-го рода: гомогенизационный, дорекристаллизационный, рекристаллизационный и уменьшающий напряжения отжиг.

Процессы, устраняющие отклонения от равновесного состояния, идут

самопроизвольно, и нагрев проводят лишь для ускорения этих процессов. Основные параметры отжига 1-го рода – температура нагрева и время выдержки.

5

Гомогенизационный отжиг

Гомогенизационный отжиг – это термическая обработка, при которой главным процессом является устранение последствий дендритной ликвации.

В сплаве Х1, который в равновесных

условиях должен быть однофазным, в результате дендритной ликвации кристаллизуется неравновесная эвтектика, количество которой равно ст/се.

Точка k – это концентрационная граница появления неравновесной эвтектики в данных условиях.

Основные недостатки литого сплава

1.Пластичность сплава обычно снижается, если в результате дендритной ликвации появляется избыточная хрупкая фаза.

2.Центральные участки дендритных ячеек и их границы, имеющие разный химический состав, образуют микрогальванические пары. Поэтому снижается стойкость против электрохимической коррозии.

3.При обработке давлением, например прокатке и прессовании, микроучастки, имеющие разный химический состав, вытягиваются, и может возникнуть строчечная структура. Такая структура обусловливает анизотропию свойств в изделии и повышенную склонность к межкристаллитному, а также к шиферному излому.

7

Основные недостатки литого сплава

4.Дендритная ликвация понижает температуру солидуса сплава, что, как правило, нежелательно. Например, при быстром нагреве под закалку или обработку давлением изделие может частично оплавиться. Оплавляются участки, в которых находится неравновесно образовавшаяся эвтектика.

5.Структура и свойства литого сплава нестабильны во времени. В изделии, работающем при повышенных температурах, могут самопроизвольно постепенно выравниваться состав твердого раствора и рассасываться избыточные фазы. Эти процессы вызывают ускорение ползучести, а также постепенное изменение свойств, которое может выйти за допустимые пределы.

Для устранения недостатков литой структуры слиток или фасонную отливку подвергают отжигу - гомогенизации.

8

Микроструктура сплава Cu – 20% Ni. х100:

а – после литья; б – после отжига при 1000°С в течение 40 ч

Схема распределения легирующего элемента по сечению дендритной ячейки α-раствора с β-фазой на ее границах в начальный (1), промежуточный (2) и конечный (3) моменты гомогенизации

9

Обычно гомогенизационный отжиг проводят при температурах выше 0,90…0,95 Тпл, но ниже точки солидуса сплава.

Диффузия элементов, растворенных по способу внедрения, медленнее, чем у элементов, растворенных по способу замещения.

Скорость диффузии углерода в аустените на несколько порядков больше скорости диффузии важнейших легирующих элементов.

Поэтому слитки из углеродистых сталей обычно не подвергают гомогенизационному отжигу, так как в них при нагреве под горячую обработку давлением из-за быстрой диффузии углерода в аустените дендритная ликвация успевает исчезнуть.

Легированные стали для устранения внутрикристаллитной ликвации и растворения неравновесного избытка карбидов эвтектического происхождения подвергаются гомогенизационному отжигу при температурах 1050…1250° С.

10