Отжиг второго рода или просто отжиг

Отжиг второго рода предназначен для изменения фазового состава.

Температура нагрева и время выдержки обеспечивают нужные структурные превращения. Скорость охлаждения должна быть такой, чтобы успели произойти обратные диффузионные фазовые превращения.

Является подготовительной операцией, которой подвергают отливки, поковки, прокат. Отжиг снижает твердость и прочность, улучшает обрабатываемость резанием средне- и высокоуглеродистых сталей. Измельчая зерно, снижая внутренние напряженияи уменьшая структурную неоднородность способствует повышению пластичности и вязкости.

В зависимости от температуры нагрева различают отжиг:

1. полный, с температурой нагрева на 30…50 ^oС выше критической температуры А₃

Проводится для доэвтектоидных сталей для исправления структуры.

При такой температуре нагрева аустенит получается мелкозернистый, и после охлаждения сталь имеет также мелкозернистую структуру.

2. неполный, с температурой нагрева на 30…50^oС выше критической температуры А₁

Применяется для заэвтектоидных сталей. При таком нагреве в структуре сохраняется цементит вторичный, в результате отжига цементит приобретает сферическую форму (сфероидизация). Получению зернистого цементита способствует предшествующая отжигу горячая пластическая деформация, при которой дробится цементитная сетка.Структура с зернистым цементитом лучше обрабатываются и имеют лучшую структуру после закалки. Неполный отжиг является обязательным для инструментальных сталей.

Иногда неполный отжиг применяют для доэвтектоидных сталей, если не требуется исправление структуры (сталь мелкозернистая), а необходимо только понизить твердость для улучшения обрабатываемости резанием.

.

5. Нормализация. – ускоренный отжиг

Термическая обработка, при которой изделие нагревают до аустенитного состояния, на 30…50 ^oС выше А₃ или А_ст с последующим охлаждением на воздухе.

В результате нормализации получают более тонкое строение эвтектоида (тонкий перлит или сорбит), уменьшаются внутренние напряжения, устраняются пороки, полученные в процессе предшествующей обработки. Твердость и прочность несколько выше чем после отжига.

В заэвтектоидных сталях нормализация устраняет грубую сетку вторичного цементита.

Нормализацию чаще применяют как промежуточную операцию, улучшающую структуру. Иногда проводят как окончательную обработку, например, при изготовлении сортового проката.

Для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига.

Для среднеуглеродистых сталей нормализацию или нормализацию с высоким отпуском применяют вместо закалки с высоким отпуском. В этом случае механические свойства несколько ниже, но изделие подвергается меньшей деформации, исключаются трещины.

Закалка стали

Закалкой называется вид термообработки, состоящий в нагреве стали до температуры выше критических точек Асз или Ас1, выдержке при этой температуре для завершения фазовых превращений и последующем быстром охлаждении.

Для углеродистых сталей - чаще всего - это охлаждение проводят в воде, для легированных – в масле.

Закалка не является окончательной операцией термообработки. Чтобы уменьшить хрупкость и напряжения, вызванные закалкой и получить требуемые механические свойства – сталь после закалки подвергают отпуску.

Цель закалки –получение высокой твердости, прочности, износостойкости.

911. аустенит

727о

0,8 2,14

Доэвтектоидные стали нагревают до температуры Асз+30-50о

Эвтектоидные и заэвтектоидные – до температур Ас1+30-50о

Стали, содержащие менее 0,3 % углерода практически не закаливаются.

При закалке фиксируются переходные структуры, главным представителем которых является мартенсит.

Нагрев доэвтектоидных сталей до температуры Ас1 +30-50о – называется неполной закалкой. Т.к. выше Ас1- структура Ф+А, при охлаждении аустенит переходит в мартенсит, а феррит с твердостью 80НВ – остается.

Для заэвтектоидных сталей – неполная закалка являеется и полной, т.к. цементит имеет твердость 800НВ . И нет необходимости от него избавляться, нагревая сталь до области одного аустенита.

Скорость нагрева и время выдержки зависят от химического состава стали, размеров, массы и конфигурации закаливаемых деталей, типа нагреваемых печей и нагревательной среды.

Чем больше размеры и сложнее конфигурация , тем медленнее происходит нагрев. .

Скорость охлаждения при закалке регулируется средой охладителей, которые могут быть:

• сильные –умеренные –слабые

Закаленная сталь всегда находится в структурно напряженном состоянии.

Внутренние напряжения возникающие при закалке бывают:

Тепловые возникают вследствие неравномерного охлаждения поверхности и сердцевины изделия, т.е. они вызваны перепадом температур по сечению изделия.

Структурные – возникают в результате превращения аустенита в мартенсит. Так, мартенсит обладает наибольшим удельным объемом из всех прочих состояний. Величина их тем больше, чем выше температура закалки и скорость охлаждения.

Снимаются последующим видом термообработки – отпуском.

Практически для углеродистой стали полную прокаливаемость получают прутки диаметром 25 мм или 1 дюйм, т.е. если валик будет иметь диаметр 25 мм, то он полностью прокалится. Это примерная ориентация.

Отпуск стали

Отпуском называется вид термической обработки, состоящей в нагреве закаленной стали до температур ниже критической Ас1, выдержке при заданной температуре и последующем охлаждении.

Отпуск является окончательной операцией термической обработки, в результате которой сталь получает требуемые свойства.

Отпуск полностью или частично устраняет внутренние напряжения, возникающие после закалки. Эти напряжения снимаются тем полнее, чем выше температура отпуска.

Скорость охлаждения также оказывает большое влияние на величину остаточных напряжений. Чем медленнее охлаждение, тем меньше остаточные напряжения.

При отпуске неравновесная структура состоящая из мартенсита и аустенита остаточного в более устойчивое состояние. Этот переход связан с диффузионным распадом твердого раствора на феррито-цементитную смесь и протекает тем полнее, чем выше температура нагрева.

Температура нагрева при отпуске оказывает основное влияние на свойства отпущенной стали.

Различают следующие виды отпуска

727о

550-650 В.О сорбит

300-400 С.О.

троостит

отп.мартенсит

150-250 Н.О.

Низкому отпуску подвергают режущий и измерительный инструмент из углеродистых и низколегированных сталей, для которых необходима высокая твердость (580-600НВ) и износостойкость. Это токарные и строгальные резцы, зенкеры, сверла, фрезы, измерительный инструмент.

Среднему отпуску подвергают, главным образом, пружины и рессоры, а также штампы. Он обеспечивает высокие пределы выносливости и упругости. Твердость – 300-400НВ.

Высокий отпуск- создает наилучшие сочетания прочности и вязкости.

Термическую обработку, состоящую из закалки и высокого отпуска называют

Улучшением.

Улучшению подвергают среднеуглеродистые конструкционные стали, к которым предъявляют высокие требования по пределу выносливости и ударной вязкости.

Продолжительность выдержки при отпуске составляет 1-2,5 часа в зависимости от габаритов деталей.

Контроль температуры отпуска можно вести по цветам побежалости: