8.4. Нормализация

При нормализации доэвтектоидную сталь нагревают на выше температуры точки, заэвтектоидную – навыше точки, и после выравнивания температуры по сечению детали охлаждают на воздухе. По режиму нормализация является промежуточной операцией между отжигом и закалкой. Цель нормализации – получение мелкозернистой однородной структуры; частичное снижение внутренних напряжений; улучшение штампуемости и обрабатываемости резанием; устранение цементитной сетки в структуре заэвтектоидных сталей.

8.4. Отпуск

После низкого отпуска () закаленная сталь сохраняет высокую твердость и износостойкость, а ударная вязкость повышается незначительно. Низкотемпературному отпуску подвергают режущий инструмент из углеродистой и низколегированной стали, а также детали, прошедшие поверхностную закалку или прочие виды поверхностного упрочнения.

Среднетемпературный отпуск () обеспечивает высокий предел текучести и предел выносливости (см. 10.3). Его применяют для пружин, рессор и штампов. Охлаждение полезно проводить в воде, что способствует образованию на поверхности сжимающих остаточных напряжений, которые увеличивают предел выносливости.

Высокотемпературному отпуску () подвергают среднеуглеродистые конструкционные стали (), к которым предъявляются высокие требования к пределу текучести, пределу выносливости и ударной вязкости. Высокий отпуск создает наилучшее соотношение прочности и ударной вязкости, поэтому термическую обработку, состоящую из закалки и высокого отпуска, называютулучшением.

Лекция 9. Термомеханическая и химико-термическая обработка стали

9.1. Термомеханическая обработка

Термомеханическая обработка (ТМО) позволяет повысить механические свойства стали по сравнению с полученными при обычной закалке и отпуске.

ТМО сочетает пластическую деформацию стали с закалкой. Дислокационная структура, формирующаяся при деформации, наследуется после закалки мартенситом. Деформация и закалка приводят к образованию плотных скоплений дислокаций и, соответственно, к значительному упрочнению стали. ТМО делится на два вида: низко- и высокотемпературную.

При ВТМО сталь деформируют при температуре выше точки , т.е. в аустенитном состоянии (степень обжатия составляет).

При НТМО сталь деформируют в состоянии переохлажденного аустенита (ниже точки , но выше точки-; степень обжатия -).

После деформации немедленно проводят закалку (чтобы препятствовать процессу рекристаллизации) и низкий отпуск.

ВТМО устраняет развитие отпускной хрупкости, понижает температурный порог хладноломкости, в целом снижает хрупкость стали, а также снижает склонность к трещинообразованию при термической обработке.

НТМО позволяет получить более высокую прочность, но не устраняет отпускную хрупкость. Поэтому на машиностроительных заводах применяют в основном ВТМО.

9.2. Химико-термическая обработка

Химико-термической обработкой (ХТО) называют поверхностное насыщение металла определенным элементом путем его диффузии из внешней среды при высокой температуре. При ХТО происходят следующие процессы:

• диссоциация химических соединений, в состав которых входит насыщающий элемент;

• адсорбция (поглощение) поверхностью металла свободных атомов и растворение их в металле;

• диффузия насыщающего элемента вглубь металла.

К наиболее важным видам ХТО относятся цементация, азотирование, нитроцементация, а также алитирование, хромирование, силицирование.

Диффузионное алитирование (насыщение поверхностных слоев алюминием) проводят с целью повышения окалиностойкости до . Алитированию подвергаются чехлы термопар, клапаны и другие детали, работающие при высокой температуре.

Диффузионное хромирование применяется для повышения окалиностойкости до и коррозионной стойкости. Хромированию подвергают детали пароводяной арматуры, а также детали, работающие на износ в агрессивных средах.

Силицирование – насыщение поверхности стали кремнием, проводят для повышения коррозионной стойкости в морской воде, азотной и соляной кислоте.