Технологические параметры специальных отжигов сталей

Название отжига	Температура нагрева, ºС	Условия охлаждения	Применение
Перекристаллизационный (полный)	Ac3 + 30 - 50	С печью	Доэвтектоидные стали
Нормализация	Ac3 + 30 - 50	На воздухе	Доэвтектоидные стали
	Ac1 +30 - 50	На воздухе	Заэвтектоидные стали
Сфероидизирующий (неполный)	Ac1 + 30 - 50	С печью	Заэвтектоидные стали

Перекристаллизационный отжигиспользуют для управления размером зерна сталей доэвтектоидных сталей.

Задача отжига: уменьшение размера зерна стали (устранение крупнозернистости); разупрочнение, повышение пластичности.

Технология отжига: нагрев до температуры Ас₃ + 30 - 50С, с обязательным медленным охлаждением (с печью).

Свойства: полученная в результате мелкозернистая структура обеспечивает снижение твердости и устранение хрупкости. И то, и другое облегчают последующую обработку резанием и давлением.

Применение: сортовой прокат, поковки после горячей деформации, фасонные отливки.

Рис. 2.23. Схема режима перекристаллизационного отжига

Сфероидизирующий отжиг проводят для эвтектоидной и заэвтектоидной инструментальных и шарикоподшипниковых сталей, которые после горячей обработки давлением или закалки имеют структуру пластинчатого перлита и вторичного цементита (чаще всего в виде сетки).

Недостатком сталей с пластинчатым цементитом является затрудненность обрабатываемости резанием, т.к. хрупкие частицы цементита подвержены сколу.

а б в

Рис. 2.24. Схема режима сфероидизирующего отжига (а);

Микроструктура пластинчатого (б) и сферического(зернистого) (в) цементита

Цель сфероидизирующего отжига: преобразование пластинчатого цементита, входящего в состав перлита, а также вторичного цементита в сферический.

Технология отжига: температура нагрева А_с1+3050, длительная выдержка, затем охлаждение до температуры А_с1 – 3050 °С, выдержка и последующее медленное охлаждение (рис. 2.24).

Свойства: по сравнению со сталью, имеющей пластинчатый цементит, твердость которой 228 НВ и относительное удлинение δ = 15 %, сталь с зернистым перлитом имеет более низкую твердость (160 НВ), но более высокую пластичность – 20 %.

Нормализация (для доэвтектоидных сталей).В реальных условиях охлаждения сталей эвтектоидное (перлитное) превращение протекает при некотором переохлаждении по сравнению с температурой 727ºС, т.е. при некоторой степени переохлаждения по отношению к температуре превращения – Δt. В связи с этим для выбора режимов термообработки всех видов, т.е. проводимых при разных скоростях охлаждения, используют другие диаграммы, называемые термокинетическими диаграммами распада переохлажденного аустенита (рис. 2.25).

Рис. 2.25. Термокинетическая диаграмма распада аустенита

Для доэвтектоидной стали с 0,45 % углерода; скорости охлаждения: V 1 – с печью; v2 – на воздухе; v3 – в масле; v4 – в воде

Они строятся в координатах температура – время на основе экспериментальных данных. На диаграммах изображены линии начала и конца фазовых превращений (аустенита – в феррит, аустенита – в перлит, аустенита – в цементит). На эту же диаграмму наносят кривые охлаждения, которые являются константой для данной среды охлаждения (воздух, вода, масло, выключенная печь).

При скоростях охлаждения от V₁ <V_к (малые степени переохлаждения) протекает только диффузионный распад аустенита с образованием ферритно-цементитной структуры (рис.2.25). Однако в зависимости от степени переохлаждения этот распад приводит к образованию пластин феррита и цементита различного размера. В данном случае за размер принимают межпластиночное расстояние: ∆₀– средняя суммарная толщина соседних пластинок феррита и цементита (табл. 2.9). Величина, обратная размеру частиц, называетсядисперсностью: дисперсность= 1/∆₀.

Феррито - карбидные смеси с пластинчатой формой частиц различной степени дисперсности получили названия: перлит(наименьшая дисперсность),сорбит (средняя дисперсность) итроостит(наибольшая дисперсность).

Перлит, сорбит и троостит, образующиеся при диффузионном распаде переохлажденного аустенита, это эвтектоидная смесь двух фаз (феррита и цементита), частицы которых имеют пластинчатую морфологию и различаются степенью дисперсности (табл. 2.9).

Таблица 2.9.