Отжиг стали – это процесс термической обработки, подразумевающий нагрев металла, выдержку при определенных температурах и медленное охлаждение. На данном этапе обработки он приобретает параметры, без которых могут быть невозможны некоторые последующие технологические операции. Чтобы лучше понять, что такое отжиг сталей, необходимо разобраться, как проводится отжиг стали и с какой целью, какие бывают разновидности и какая основная цель отжига.
Он используется для улучшения качественных параметров металлопродукции и позволяет:
В ряде случаев для получения желаемых характеристик продукции хватит и неполного отжига металла. Но в любом случае необходимо строго соблюдать назначенные режимы термической обработки (время выдержки, температура нагрева и скорость охлаждения).
Для качественного проведения отжига необходимо использовать специализированное термическое оборудование и высокоточные контрольно-измерительные приборы. В противном случае достичь положительных результатов такой термической обработки будет крайне сложно. Единственным ориентиром станет цвет горячего металла, точность которого весьма относительна и зависит от многих факторов, включая опыт термиста, выполняющего оценку.
Методы данной термообработки делятся на две основные категории: первого и второго рода. Также различают такие виды отжига металла, как полный и неполный. В категорию 1-го рода входят все операции, при которых сталь обретает нужные свойства, но процесс не доходит до фазовой рекристаллизации.
Вид такой термической обработки как отжиг 2-го рода предполагает фазовые превращения сплавов. Он включает в себя нагрев выше критических точек фазовых превращений и охлаждение с точным соблюдением временного и температурного режима. В результате такого термического воздействия структура сплава значительно изменяется. Далее рассмотрим подробнее процесс отжига стали и его виды.
Этот метод используют для доэвтектоидных и эвтектоидных сталей, содержащих углерод в количестве, не превышающем 0,8%. Процедура подразумевает нагрев на 30-50 градусов Цельсия выше критических температур. Сталь трансформируется в аустенит. Затем происходит медленное охлаждение до 500-600°C, при котором образуется ферритно-перлитная структура.
По завершении операции полного отжига стали структура сплава приходит к однородному состоянию, устраняется полосчатость и текстура, а все внутренние напряжения снимаются. Благодаря этому материал становится податливым при дальнейшей обработке.
Подобная термообработка – это нагрев в межкритический интервал температур, выдержка и медленное охлаждение. Вначале сплав нагревают на 30-50°C выше точки A1 (для большинства углеродистых и низколегированных сталей температура нагрева составляет около 740-770°C). В ходе выдержки происходит частичная перекристаллизация – перлит переходит в аустенитную фазу. Избыточный же феррит трансформируется в аустенит только частично.
Прошедший неполный отжиг сплав становится максимально мягким. В таком виде он легко поддается механической обработке.
Этот метод используют для легированных сталей и сплавов. Сырье нагревают на 30-50 °С выше верхней критической точки Ас3 – до состояния аустенита. Затем металл охлаждают с ускорением до 660-680 градусов по Цельсию. При этой температуре сталь проходит выдержку, в ходе которой происходит превращение в перлит. Поэтому важно учесть такой фактор, как температура отжига стали. Завершающий этап изотермического отжига сталей – охлаждение на воздухе.
После термообработки по изотермической технологии изделие приобретает более чистую поверхность, становится однородным по структуре. Также его легче обрабатывать резанием из-за увеличенной степени пластичности. Поэтому это наиболее часто используемая технология отжига нержавеющей стали.
Данный способ называют также гомогенизационным и применяют преимущественно для слитков с целью устранения дендритной ликвации и других видов химической и структурной неоднородности. Его относят к весьма длительным видам термической обработки, поэтому это довольно дорогостоящая процедура. Диффузионный отжиг металлов предполагает нагрев до 1000-1200 °С, длительную выдержку на протяжении 10-20 часов и медленное охлаждение с печью. Общая продолжительность такой термической обработки может достигать 100 часов и более.
По окончании гомогенизационного отжига металлурги получают металл с растворенными избыточными фазами и более равномерным химическим составом, с повышенной пластичностью и вязкостью. С другой стороны, диффузионный отжиг может приводить к нежелательным явлениям, например, росту аустенитного зерна, что может потребовать проведения дополнительных операций.
Предназначен для жестких и неподатливых заготовок, прошедших холодную обработку давлением. Этот метод предназначен для снятия эффекта наклепа и используется для:
Этот способ отжига применяют для деформированных сплавов в качестве окончательной или промежуточной операции. В рамках процедуры изделие нагревают на 100-200°C выше температуры рекристаллизации, выдерживают и охлаждают.
На выходе металлурги получают сплав с совершенно новыми, чаще всего равноосными зернами. Рекристаллизационная термическая обработка стали возвращает металлу пластичность.
Этот метод термообработки применяют для сварных изделий, отливок, заготовок после обработки резанием и т.д. Все вышеперечисленные изделия могут характеризоваться наличием остаточных напряжений по причине неоднородной пластической деформации и неравномерного охлаждения.
Отжиг стали для снятия внутренних напряжений осуществляют при 160-700°C, после чего изделие медленно охлаждают. Разные изделия обрабатывают при различной температуре. На выбор температурного режима влияют марка стали и то, каким методом обрабатывали заготовку ранее. При данном методе термической обработки удается провести частичную или полную релаксацию остаточных напряжений.
Эта разновидность отжига предназначена для полной фазовой перекристаллизации, устраняет крупнозернистость структуры, полученной в процессе прокатки, штамповки, литья и других видов обработки металлов давлением. При нормализации заэвтектоидная сталь нагревается до температуры выше Acm, а доэвтектоидная – выше Ас3.
После выдержки при данной температуре выполняется ускоренное охлаждение на воздухе, которое обеспечивает распад аустенита при более низких температурах. Это повышает дисперсность феррито-цементитной структуры, что повышает прочность и твердость стали в сравнении с отожженной. После нормализационного отжига стальная продукция приобретает повышенную сопротивляемость хрупкому разрушению.
Необходимый вид термической обработки (в том числе отжига) и его режимы должны выбираться в зависимости от ряда параметров:
Температуру, длительность выдержки и скорость охлаждения при отжиге назначают, исходя из состава сплава, формы и размеров изделия. От правильного выбора и строгого соблюдения параметров термообработки напрямую зависит качество и эксплуатационная стойкость конечного продукта.
Мы рады, что вы заинтересовались информацией из нашего блога. И даем согласие на использование материалов для учебных целей или для личного пользования. Однако предупреждаем, что копирование информации для публичного распространения – это нарушения авторского права и других прав интеллектуальной собственности, согласно Бернской конвенции и Закона Украины об авторском праве №3792-XII.
