Продукты диффузионного распада переохлажденного аустенита

Интервал температур образования,С	Структура	Расстояние между пластинами, мкм	Твердость НВ
650 – 670	Перлит	0,60 – 1,0	180 – 250
640 – 590	Сорбит	0,25 – 0,30	250 – 350
580 – 550	Троостит	0,20 – 0,15	350 – 450

Перлит может быть получен при охлаждении с печью, сорбит – при охлаждении на воздухе, а троостит–при больших скоростях охлаждения и даже при закалке.

Нормализация – термическая обработка, которая состоит в нагреве стали до аустенитного состояния (для доэвтектоидной сталиt= Аc₃ + (50 - 70С), выдержке и последующем охлаждении на спокойном воздухе. Нормализация приводит к распаду аустенита в интервале перлитного превращения, она применяется в качестве смягчающего отжига для полуфабрикатов из низкоуглеродистых сталей, в качестве промежуточной операции нормализацию применяют также для устранения дефектов структуры полуфабрикатов: крупнозернистости, полученной при ковке; строчечности – вытянутости зерен феррита вдоль направления прокатки вследствие присутствия неметаллических включений в виде частиц сульфидов.

Строчечность приводит к резкой анизотропии механических свойств и особенно низкой прочности в поперечном сечении полуфабриката. Устранение строчечности в результате нормализации происходит потому, что при ускоренном охлаждении вместо протяженных вытянутых зерен феррита образуется большее количество более мелких и равноосных зерен. Все указанные дефекты устраняются в результате фазовой перекристаллизации.

Таким образом, назначение нормализации аналогично назначению перекристаллизационного отжига. Однако нормализация – более экономичная операция термической обработки, так как сокращается время на охлаждение и исключается использование печного оборудования для охлаждения.

Кроме того, в результате ускоренного (по сравнению с отжигом) охлаждения, аустенит переохлаждается до более низких температур и распадается на более дисперсную ферритно - цементитную смесь – сорбит.Вследствие более высокой степени дисперсности сорбита по сравнению с перлитом сталь после нормализации имеет более высокие твердость и прочность.

Нормализация применяется и для заэвтектоидных сталей с целью устранения сетки карбидов по границам зерен.

Упрочняющая термическая обработка: закалка и старение

Упрочняющей термической обработкой или термическим упрочнением называются технологические операции, в результате которых в сплавах достигается уровень прочности, повышенный со сравнению с отожженным (или нормализованным) состоянием.

Термин «термическое упрочнение» применяют к обработке, которая включает два этапа: закалку и старениеилизакалку и отпуск.

Закалка – это операция термической обработки, которая заключается в нагреве сплавов в высокотемпературную область твердых растворов и охлаждении с высокой скоростью, предотвращающей равновесные фазовые превращения. В зависимости от диаграммы состояния, т.е. от фазовых превращений, характерных для данной системы легирования, результатом закалки является неравновесная фаза:

– пересыщенный твердый раствор («закалка на пересыщенный твердый раствор»);

– мартенсит – твердый раствор, получаемый в полиморфных сплавах, который может быть как пересыщенным, так и непересыщенным («закалка на мартенсит»).

Вторым этапом термического упрочнения, создающим метастабильное состояние, являются такие операции, как старение или отпуск.

Старение или отпуск – операции термической обработки, которые заключаются в нагреве ниже температур закалки с последующим произвольным охлаждением. При старении или отпуске формируется то структурно-фазовое состояние, которое и определяет конечный комплекс механических свойств материала (детали).

Термическое упрочнение широко применяется для ответственных деталей, изготавливаемых из углеродистых и легированных сталей, а также для сплавов на основе цветных металлов: никелевым, алюминиевым, магниевым, титановым, медным и др.

Упрочняющую термическую обработку, состоящую из закалки со старением, применяют к сплавам, в которых возможно при быстрой закалке получить пересыщенный легирующим элементом твердый раствор. Это сплавы на основе цветных металлов: алюминиевые, магниевые, титановые, медные, никелевые, а также высоколегированные мартенситостареющие стали и титановые сплавы.

а	б

Рис. 2.26. Схема изменения твердости стареющих сплавов в зависимости