Основные виды термической обработки

Термическая обработка

отжиг закалка

1 рода 2 рода отпуск

Отжиг 1 рода – вид термической обработки, направленный на формирование равновесной структуры стали, подвергнутой предварительной пластической деформации.

Наклеп – явление упрочнения металла под действием значительной пластической деформации.

Структура состоит из кристаллов, деформированных в одном направлении и отличающихся разными свойствами в разных направлениях (анизотропическая структура).

Отжиг II рода.

Отжиг II рода – устранение последствий предварительной термической обработки, повышение равновесности структуры.

1. Гомогенизация – высокотемпературный отжиг.

Задача: выравнивание химического состава (устранение химических ликваций), образование полностью равновесной структуры.

+ полностью устраняются последствия предварительной термической обработки.

- увеличение размеров кристаллов (убыстряется рост зерен) ухудшение механических свойств.

2. Полный отжиг

Последствия термической обработки устраняются; ликвации и другие неоднородности сохраняются.

+ нет роста зерен.

3., 4. Неполный отжиг

Сохранение следов термообработки; система не полностью равновесна.

+ уменьшение внутренних напряжений.

5. Сфероидизация- применяется для заэвтектических сталей.

цель: разрушение цементитного скелета, формирование равноосных кристаллов цементита.

результат: улучшение механических свойств – сохранение твердости, снижение хрупкости.

Закалка.

Закалка – вид термической обработки, заключающийся в:

а) нагреве до температуры выше критической (образование аустенита)

б) выдержке при этой температуре

в) охлаждении со скоростью больше критической (образующаяся структура - мартенсит)

 повышение твердости и прочности сталей.

Доэвтектоидные стали.

1. формирование аустенита за максимально короткое время (чем выше температура, тем быстрее происходит формирование)

2. предотвращение роста зерен (чем ниже температура, тем лучше).

Заэвтектоидные стали.

опасность - высокое содержание углерода повышается устойчивость аустенитапри нагреве выше линии SE после закалки мартенсит почти не образуется, а сохраняется аустенитная структура.

оптимально - нагрев выше линии SK (на 20-50); при этом содержание углерода в аустените падает (~ 0.8%С)большая часть аустенита после закалки превращается в мартенсит, а пониженная твердость от остаточного аустенита компенсируется цементитом вторичным, т.е. обеспечивается максимальная твердость закаленной стали.

Получающаяся структура: М+Ц_II+А_ост

Критическая скорость охлаждения сталей– минимальная скорость охлаждения, при которой не происходит распад аустенита с образованием перлитной структуры.

V₁>V_кр– закалка возможна; но слишком высокая скорость охлаждения может привести к трещинам.

V₂<V_кр– неполная закалка;частичныйраспад аустенита, структура после закалки: М+П.

V₃<V₂<V_кр– закалка невозможна; полный распад аустенита.

Свойства сталей по отношению к закалке.

Закаливаемость – способность стали существенно изменять свои свойства после закалки. Определяется химическим содержанием углерода (имеет смысл производить закалку для сталей с С > 0.25%).

Прокаливаемость– толщина поверхностного слоя массивной детали, имеющего мартенситную структуру после закалки. Чем толще слой, тем выше прокаливаемость. Определяется значением критической скорости охлаждения (чем меньше V_{охл. кр}., тем выше прокаливаемость).

Виды закалки сталей.

1 – простая закалка – охлаждение в одной закалочной среде Vохл>Vкр. Результат: Мартенсит закалки

+ простотанизкая стоимость

- высокие внутренние напряжения необходимость дополнительной термообработки (отпуск).

2 – закалка в двух закалочных средах. Результат: Мартенсит.

+ снижение внутренних напряжений

- сложность повышение стоимости.

3 – закалка с промежуточной выдержкой. Результат: Мартенсит.

+ существенное снижение внутренних напряжений

- высокая сложность дороговизна.

4 – закалка на бейнит.

Бейнит– особая структура, образующаяся в результате превращения аустента при низкой температуре (~Мн), представляет собойпромежуточное состояние между мартенситной и перлитной структурами.

При закалке на бейнит нет кристаллов цементита, а есть сочетание микрообластей с повышенной концентрацией углерода (~6.67%) и областей с пониженной концентрацией углерода (>0.06%).

+ улучшение механических свойств (твердость, прочность, пластичность)

• сложность, высокий процент брака.