Схема сфероидизирующего отжига заэвтектоидной стали. Отжиг с непрерывным охлаждением;
Сфероидизирующий отжиг
Для получения структуры зернистого перлита обычно применяется отжиг с фазовой перекристаллизацией. Заэвтектоидные углеродистые стали при таком отжиге нагревают в интервале А1 – Асm (740...780 °С) и после
выдержки проводят медленное охлаждение.
При нагреве в интервал А1 – Асm растворяются не все
карбиды; нерастворившиеся пластины цементита претерпевают сфероидизацию.
Интервал температур нагрева, который обеспечивает при
соответствующем охлаждении получение структуры зернистого перлита, называется интервалом отжигаемости.
Для сталей, содержащих 1.1...1.3 % С, он составляет порядка 30 °С. При приближении состава стали к эвтектоидному, когда точки А1 и Аcm сближаются,
интервал отжигаемости сужается до 10...15 °С.
21
Схемы сфероидизирующего отжига заэвтектоидной стали. Изотермический отжиг; маятниковый отжиг
Сфероидизирующий отжиг
Заэвтектоидные стали в целях получения зернистого перлита часто подвергают изотермическому отжигу.
После нагрева в интервал А1 – Асm их ускоренно
подстуживают до 650...680 °С и делают выдержку в течение 2...4 ч, обеспечивающую завершение диффузионного превращения. Дальнейшее охлаждение может осуществляться на воздухе.
Если однократного нагрева выше А1 и последующего
охлаждения недостаточно для получения структуры зернистого перлита, то можно применить маятниковый, или циклический отжиг, включающий несколько циклов
нагрева и охлаждения. При обработке заэвтектоидных углеродистых сталей нагрев осуществляют до 780 °С, а охлаждение до 670...690 °С.
22
Сфероидизирующий отжиг
Для получения структуры зернистого перлита в доэвтектоидных сталях чаще всего используют неполный отжиг с нагревом в интервал Ас1 – Ас3. Охлаждение
при отжиге может осуществляться как непрерывно со скоростями порядка 20...50 град/ч, так и с изотермической выдержкой несколько ниже Ас1, обычно при
680...700 °С.
При нагреве сталей со структурой пластинчатого перлита до температур ниже Ас1
процессы сфероидизации карбидов можно существенно интенсифицировать, проводя предварительную холодную пластическую деформацию.
Перспективным направлением ускорения сфероидизации карбидов является использование теплой пластической деформации. Режим обработки может включать аустенизацию и последующую пластическую деформацию с умеренными обжатиями как выше Ас1 (730... 780 °С), так и несколько ниже ее
(650...700 °С). Образовавшиеся при пластической деформации аустенита дислокации способствуют гетерогенному зарождению карбидов и получению при диффузионном превращении структуры мелкозернистого перлита.
23
Отжиг для предупреждения флокенообразования
Флокенами называют хрупкие трещины, возникающие во внутренних объемах крупных поковок или прокатных профилей большого сечения. Появление флокенов обусловлено совместным действием водорода и растягивающих напряжений.
Для предотвращения образования флокенов необходимо возможно полнее удалить водород из глубинных объемов стали и снизить внутренние напряжения. Достигается это путем проведения специальной термической обработки.
Так как основная масса водорода выделяется в процессе превращения аустенита, а флокены образуются при низких температурах (чаще всего ниже 300...200 °С), то противофлокенная термическая обработка должна быть такой, чтобы обеспечить превращение аустенита и гарантировать удаление выделившегося водорода при температурах, исключающих образование флокенов.
Предотвратить образование флокенов в поковках из углеродистых и низколегированных сталей сечением до 100... 150 мм можно путем непрерывного медленного охлаждения после окончания горячей пластической деформации. В интервале температур (300... 100 °С), опасном с точки зрения образования флокенов, скорость охлаждения должна быть не выше 10 град/ч.
24
Отжиг для предупреждения флокенообразования
Схема диаграмм превращений переохлажденного аустенита (а) среднелегированных сталей (35Х, 55Х, 45ХН и др.) и режим их противофлокенной термической обработки (б)
Поковки большего сечения (до 700 мм) из низко- и среднелегированных сталей, обладающих относительно невысокой устойчивостью переохлажденного аустенита в перлитной области температур, подвергают двухступенчатой изотермической обработке.
25
Отжиг для предупреждения флокенообразования
Схема диаграмм превращений сталей типа 18Х2Н4ВА (а) и режим их противофлокенной термической обработки (б)
Трехступенчатая противофлокенная обработка.
Первая ступень – накапливание заготовок в печи – сталь сохраняет аустенитную структуру.
Вторая ступень обработки –охлаждение до температур мартенситного интервала. Часть аустенита успевает превратиться в бейнит.
Третья ступень обработки при температурах, близких к нижней границе интервала А1, обеспечивает удаление водорода в атмосферу.
26