50. Отжиг

Отжиг — процесс термической обработки, состоя-

щий в нагреве стали до определенной температуры,

выдержке при ней и последующем медленном охлаж-

дении с целью получения более равновесной структу-

ры. Особенностью отжига является медленное ох-

лаждение. В зависимости от того, какие свойства

стали требуется получить, применяют различные

виды отжига: 1) диффузионный; 2) полный; 3) изо-

термический; 4) неполный; 5) сфероидизирующий;

6) рекристаллизационный.

Диффузионный отжиг (гомогенизирующий) при-

меняют для уменьшения химической неоднородности

стальных слитков и фасонных отливок. Для выравни-

вания химического состава слиток или отливку нагре-

вают до высокой температуры, при которой атомы

элементов приобретают большую подвижность. При

этом происходит перемещение атомов из мест с

большей концентрацией химических элементов в

места с меньшей концентрацией. В результате такой

диффузии обеспечивается выравнивание химическо-

го состава слитка или отливки по объему.

Полный отжиг применяют для доэвтектоидной

стали в основном после горячей обработки поковок

давлением и отливок с целью измельчения зерна и

снятия внутренних напряжений.

Неполный отжиг обеспечивается при нагреве из-

делий из заэвтектоидной стали выше нижней крити-

ческой температуры при нагревании на 30—50°С, вы-

держке и последующем

медленном охлаждении. При

неполном отжиге происходят снятие внутренних на-

пряжений, снижение твердости, повышение пластич-

ности, улучшение обрабатываемости резанием.

Изотермический отжиг отличается тем, что рас-

пад аустенита на ферритно-цементитную смесь про-

исходит при постоянной температуре.

Изотермический отжиг сокращает продолжитель-

ность термической обработки небольших по разме-

рам изделий из легированных сталей в 2—3 раза по

сравнению с полным отжигом.

Сфероидизирующий отжиг обеспечивает пре-

вращение пластинчатого перлита в зернистый, сфе-

роидизированный. Это улучшает обрабатываемость

сталей резанием.

Рекристаллизационный отжиг применяют для

снятия наклепа, вызванного пластической деформа-

цией металла при холодной прокатке, волочении или

штамповке. Рекристаллизационный отжиг выполняют

путем нагрева до температуры ниже нижней крити-

ческой точки при нагревании (650—700°С), выдержки

и последующего замедленного охлаждения.

Наклепом называют упрочнение металла, появля-

ющееся в результате холодной пластической дефор-

мации металла. При холодной прокатке, штамповке,

волочении зерна металла деформируются, дробятся.

Это повышает твердость металла, снижает его плас-

тичность и вызывает хрупкость.

51. Закалка

Закалка — это процесс термической обработки,

при которой сталь нагревают до оптимальной темпе-

ратуры, выдерживают при этой температуре и затем

быстро охлаждают с целью получения неравновесной

структуры. В результате закалки повышаются прочность

и твердость и понижается пластичность конс-

трукционных и инструментальных сталей и сплавов.

Качество закалки зависит от температуры и скорости

нагрева, времени выдержки и охлаждения.

Основными параметрами закалки являются ско-

рость нагрева и скорость охлаждения. Скорость на-

грева и время выдержки зависят от химического

состава стали, размеров, массы и конфигурации за-

каливаемых деталей, типа нагревательных печей и

нагревательной среды. Чем больше размеры и слож-

нее конфигурация закаливаемых деталей, тем мед-

леннее происходит нагрев. Детали из высокоуглеро-

дистых и легированных сталей, имеющих пониженную

теплопроводность, нагревают медленно и с более

длительной выдержкой при нагреве по сравнению с

деталями из низкоуглеродистых сталей. Это делается

для того, чтобы уменьшить деформацию деталей при

нагреве. Скорость нагрева и продолжительность вы-

держки определяют экспериментально или по тех-

нологическим картам, в которых указывают темпера-

туру, время нагрева для каждого вида деталей или

инструмента. Ориентировочно время нагрева в элек-

трических печах принимают 1,5—2 мин на 1 мм сече-

ния изделия. Оборудованием для нагрева стали

служат нагревательные термические печи и печи-

ванны, которые подразделяют на электрические и

топливные, обогреваемые за счет сгорания топлива

(газа, мазута, угля и др.). Средой, в которой нагрева-

ют сталь, являются в печах — газовая среда (воздух,

продукты сгорания топлива), нейтральный газ; в пе-

чах-ваннах — минеральные масла, расплавленные

соли и металлы. При нагреве в электрических печах в

среде атмосферного воздуха, а также в печах с газо-

вой средой сталь, взаимодействуя со средой, окис-

ляется и на ее поверхности образуется окалина. Кро-

ме того, происходит обезуглероживание — частичное

выгорание углерода в поверхностных слоях стали,

что снижает прочностные свойства материала после

закалки. Наиболее благоприятен нагрев в печах с

нейтральной или защитной атмосферой, обеспечива-

ющей предохранение деталей от окисления. Нагрев

стали до требуемой температуры и выдерживание

при этой температуре необходимо проводить как

можно быстрее. Чем меньше сталь будет находиться

в условиях высоких температур, тем выше будут ее

свойства после закалки.