1.3 Технологические особенности отжига, уменьшающего напряжения

Технология отжига, уменьшающего напряжения, берет свое начало от технологии изготовления литых чугунных станин металлорежущих станков, производившихся в прошлом ХIХ веке. Согласно этой технологии чугунная отливка станины должна была быть выдержана на литейном дворе в течение 5 лет после отливки и до ее механической обработки. Такое “старение” исключало коробление станины при ее обработке резанием в окончательные размеры и обеспечивало стабилизацию размеров на весь период эксплуатации станка.

Снятие литейных напряжений достигалось за счет диффузионных механизмов, на которые накладывались циклические природные факторы, в том числе циклические изменения температуры в течение суток и сезонные изменения: зима - лето, что, очевидно, способствовало полному снятию вредных остаточных напряжений. В настоящее время технология отжига отливок из серого чугуна предусматривает нагрев до температуры 430 - 600 ⁰С с выдержкой от 0,5 до 5,0 ч в зависимости от размеров и сложности формы отливок с последующим охлаждением вместе с печью. Технология реализует сдвиговый механизм снятия напряжений. Медленное охлаждение предотвращает образование новых напряжений в результате возможного появления температурных градиентов при быстром охлаждении. Отжиг стальных отливок, штамповок и сварных узлов проводится при температуре 550 - 680 ⁰С в зависимости от исходного структурного состояния изделия и требуемых механических свойств. Длительность выдержки определяется расчетом от 2 до 4 мин на 1 мм толщины изделия и не превышает обычно 2 - 3 ч. Снятие напряжений происходит по сдвиговому механизму. В ряде случаев снятие напряжений требуется произвести в деталях, прошедших упрочняющую термическую обработку на различную твердость. При этом специального отжига не проводят, поскольку при назначении режимов окончательной термической обработки, включающей закалку с отпуском, температуру назначают с учетом компромисса между требуемой твердостью и уровнем сохраняющихся в изделии остаточных внутренних напряжений.

Однако если после термической обработки на высокую твердость (50 – 60 HRC) изделия шлифуются, то для снятия шлифовочных напряжений, предотвращения коробления изделий при длительной эксплуатации и возможного образования шлифовочных трещин проводят отжиг (“старение” по аналогии с чугуном) при температурах 120 - 140 ⁰С с длительностью выдержки от 12 до 48 ч.

Механизм снятия напряжений при таком отжиге стали - диффузионный.

Сдвиговое снятие напряжений в чистом алюминии и чистой меди достигается при температуре 150 ⁰С в течение 0,5 - 1,0 ч, в двойных латунях от Л90 до Л62 при 200 0С; ЛС 59-1 - 285 0С, 1 ч; ЛА 77-2 - 350 0С, 1 ч. Технический титан отжигают при температуре 500 °С, титановые сплавы - при 550 - 600 0С с выдержками 0,5 - 1,0 ч. К крупногабаритным изделиям, которые невозможно поместить в печь, иногда применяют местный отжиг наиболее напряженных участков, одевая нагревательное устройство (переносную печь) на участок изделия, подлежащий отжигу. Однако следует иметь в виду, что местный нагрев металлоконструкции может вызвать новые напряжения в связи с градиентами температур между нагреваемым участком и холодной частью, которые могут превысить значения исходных напряжений в отжигаемом узле. Кроме того, такой нагрев может вызвать неконтролируемое перераспределение напряжений и привести к короблению или даже разрушению металлоконструкции, а также снизить надежность ее работы в эксплуатации.

39