Тема 5.2. Термічна обробка сталі

1. Відпал сталі: види, призначення, режими проведення, отримані структури і властивості.

2. Нормалізація сталі, її призначення, особливості.

3. Гартування сталі: види, призначення, режим проведення, утворені структури.

4. Відпуск сталі: види, призначення, режим проведення, структури.

5. Дефекти сталі після термообробки, їх застереження і виправлення.

Відпал сталі

Відпал – термообробка, яка полягає в нагріві до визначених температур, витримці при цій температурі і повільному охолодженні (разом з піччю).

Види відпалу першого роду (без фазової перекристалізації):

Дифузійний відпал (гомогенізація) – для усунення кристалітної ліквації (хімічної неоднорідності) сплавів шляхом дифузії домішок у відливках і зливках (рис. 5.6).

Рисунок 5.6. Графік дифузійного відпалу.

В результаті гомогенізації через тривалий нагрів зерна сильно укрупнюються, для подрібнення зерен виконують нормалізацію.

Рекристалізаційний відпал – для стальних деталей, деформованих в холодному стані, що викликає деформацію (витягування) зерен і, як наслідок, наклеп – зміцнення, підвищення твердості і зниження пластичності сталі в результаті холодної деформації.

Під час рекристалізації утворюються нові рівноосні зерна замість витягнутих, знімається наклеп, відновлюється пластичність, знімаються внутрішні напруження. Температура нагіву – 500-550^оС.

Відпал для зняття внутрішніх напружень (низькотемпературний) – для литих, кованих, зварних заготовок з метою зменшення і перерозподілу залишкових напружень (рис. 5.7). Охолодження повинно бути дуже повільним.

Рисунок 5.7. Графік низькотемпературного відпалу.

Види відпалу другого роду (з фазовою перекристалізацією):

Повний відпал – нагрів доевтектоїдної сталі на 30-50^оС вище А_С3, витримка і повільне охолодження для розпаду аустеніту (рис.5.8). Призначення: покращення структури для полегшення обробки різанням, тиском або гартуванням, одержання дрібнозернистої перлітної структури, зняття внутрішніх напружень. Відбувається повна перекристалізація структури.

Рисунок 5.8. Графік повного відпалу та ізотермічна діаграма розпаду аустеніту вуглецевої сталі.

Для заевтектоїдної сталі повний відпал не застосовують, тому що при повільному охолодженні цементит випадає у вигляді сітки по границях зерен перліту, що різко погіршує властивості сталі.

Неповний відпал – нагрів до температур, на 10-30^оС вищих А_С1 з метою перетворення в аустеніт тільки перліту без розпаду цементиту (часткова перекристалізація структури) (рис. 5.9).

Рисунок 5.9. Графік неповного відпалу.

Застосування: для заевтектоїдних сталей для зниження твердості, підвищення пластичності, покращення оброблюваності різанням, а також для одержання зернистого цементиту (зернистого перліту) – сфероїдизація. Сталі із зернистим перлітом менш тверді і міцні, але пластичніші, ніж сталі з пластинчастим перлітом (добре обробляються різанням).

Ізотермічний відпал застосовують для скорочення часу відпалу (від 13-15 до 4-7 годин) – нагрів до температур вище А_С3, витримка, швидке охолодження до температур на 50-100^оС нижче А_С1 і витримка при цій температурі до повного розпаду аустеніту, далі – охолодження на повітрі (рис. 5.10). Для зменшення зерен, одержання зернистого перліту тощо (переважно для легованих сталей).