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 стали, необходимо разобраться, с какой целью он проводится, какие бывают разновидности.
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.
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. 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 металла 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.