Як проводиться відпал сталі? Види термічної обробки

  1. Головна
  2. Статті
  3. Як проводиться відпал сталі? Види термічної обробки
Як проводиться відпал сталі? Види термічної обробки
Що таке відпал сталі, з якою метою він проводиться, які бувають різновиди відпалу сталі
Як проводиться відпал сталі? Види термічної обробки
Метінвест СМЦ
https://metinvest-smc.com/ua/articles/kak-provoditsja-otzhug-stali/
2022-12-20 15:43:04
Як проводиться відпал сталі? Види термічної обробки
13 Грудня 2022

Відпал сталі – це процес термічної обробки, що передбачає нагрівання металу, витримку за певних температур і повільне охолодження. На даному етапі обробки він набуває параметрів, без яких можуть бути неможливі деякі наступні технологічні операції. Щоб краще зрозуміти, що таке відпал сталі, необхідно розібратися, з якою метою він проводиться, які бувають різновиди.

Навіщо потрібен відпал металу?

Він використовується для покращення якісних параметрів металопродукції та дозволяє:

  • знизити твердість та покращити пластичність – для полегшення різання, свердління та інших видів механічної обробки виробів;
  • зменшити внутрішні напруження, що виникли в результаті первинної обробки;
  • змінити властивості наклепаного металу після холодної пластичної деформації;
  • усунути структурну неоднорідність матеріалу, що має місце при затвердінні виливки після лиття.

відпал_сталі

У ряді випадків для отримання бажаних характеристик продукції вистачить неповного відпалу металу. Але в будь-якому випадку необхідно суворо дотримуватись призначених режимів термічної обробки (час витримки, температура нагріву та швидкість охолодження).

Для якісного проведення відпалу необхідно використовувати спеціалізоване термічне обладнання та високоточні контрольно-вимірювальні прилади. В іншому випадку досягти позитивних результатів такої термічної обробки буде дуже складно. Єдиним орієнтиром стане колір гарячого металу, точність якого дуже відносна і залежить від багатьох факторів, включаючи досвід терміста, який виконує оцінку.

Види відпалу сталі та їх особливості

Методи даної термообробки поділяються на дві основні категорії: першого та другого роду. Також розрізняють такі види відпалу металу, як повний та неповний. До категорії 1-го роду входять усі операції, у яких сталь знаходить необхідні властивості, але процес не доходить до фазової рекристалізації.

Вид такої термічної обробки як відпал 2-го роду передбачає фазові перетворення сплавів. Він включає нагрівання вище критичних точок фазових перетворень і охолодження з точним дотриманням тимчасового і температурного режиму. Внаслідок такого термічного впливу структура сплаву значно змінюється.

Повний відпал

Цей метод використовують для доевтектоїдних та евтектоїдних сталей, які містять вуглець у кількості, що не перевищує 0,8%. Процедура передбачає нагрівання на 30-50 градусів Цельсія вище критичних температур. Сталь трансформується в аустеніт. Потім відбувається повільне охолодження до 500-600°C, у якому утворюється феритно-перлітна структура.

По завершенні операції повного відпалу сталі структура сплаву приходить до однорідного стану, усувається смугастість і текстура, а всі внутрішні напруження знімаються. Завдяки цьому матеріал стає піддатливим при подальшій обробці.

відпал_сталі

Неповний відпал

Подібна термообробка – це нагрівання у міжкритичний інтервал температур, витримка та повільне охолодження. Спочатку сплав нагрівають на 30-50°C вище за точку A1 (для більшості вуглецевих і низьколегованих сталей температура нагріву становить близько 740-770°C). Під час витримки відбувається часткова перекристалізація – перліт перетворюється на аустенітну фазу. Надлишковий ферит трансформується в аустеніт тільки частково.

Після неповного відпалу сплав стає максимально м'яким. У такому вигляді він легко піддається механічній обробці.

Ізотермічний відпал

Цей метод використовують для легованих сталей та сплавів. Сировину нагрівають на 30-50°С вище верхньої критичної точки Ас3 – до стану аустеніту. Потім метал охолоджують із прискоренням до 660-680 градусів за Цельсієм. При цій температурі сталь проходить витримку, під час якої відбувається перетворення на перліт. Завершальний етап ізотермічного відпалу сталей – охолодження на повітрі.

Після термообробки за ізотермічною технологією виріб набуває більш чистої поверхні, стає однорідним за структурою. Також його легше обробляти різанням через збільшений рівень пластичності. Тому це найбільш використовувана технологія відпалу нержавіючої сталі.

Дифузійний відпал

Цей спосіб називають також гомогенізаційним і застосовують переважно для злитків з метою усунення дендритної ліквації та інших видів хімічної та структурної неоднорідності. Його відносять до досить тривалих видів термічної обробки, тому це досить дорога процедура. Дифузійний відпал металу передбачає нагрівання до 1000-1200°С, тривалу витримку протягом 10-20 годин та повільне охолодження з піччю. Загальна тривалість такої термічної обробки може сягати 100 годин й більше.

сталь_відпалПісля закінчення гомогенізаційного відпалу металурги отримують метал з розчиненими надлишковими фазами та більш рівномірним хімічним складом, з підвищеною пластичністю та в'язкістю. З іншого боку, дифузійний відпал може призводити до небажаних явищ, наприклад зростання аустенітного зерна, що може вимагати проведення додаткових операцій.

Рекристалізаційний відпал

Призначений для жорстких та непіддатливих заготівель, що пройшли холодну обробку тиском. Цей метод призначений для зняття ефекту наклепу та використовується для:

  • труб;
  • листового прокату;
  • прутків;
  • дроту;
  • штампування.

Цей спосіб відпалу застосовують для деформованих сплавів як остаточну або проміжну операцію. В межах процедури виріб нагрівають на 100-200°C вище за температуру рекристалізації, витримують та охолоджують.

На виході металурги отримують сплав із цілком новими, найчастіше рівноосними зернами. Рекристалізаційна термічна обробка сталі повертає металу пластичність.

Відпал для зняття напруження

Цей метод термообробки застосовують для зварних виробів, виливків, заготовок після обробки різанням і т. д. Усі перераховані вище вироби можуть характеризуватись наявністю залишкових напружень через неоднорідну пластичну деформацію та нерівномірне охолодження.

Відпал сталі для зняття внутрішнього напруження здійснюють при 160-700°C, після чого виріб повільно охолоджують. Різні вироби обробляють за різної температури. На вибір температурного режиму впливають марка сталі й те, яким способом обробляли раніше заготівлю. При цьому методі термічної обробки вдається провести часткову або повну релаксацію залишкових напружень.

Нормалізаційний відпал (нормалізація)

Цей різновид відпалу призначений для повної фазової перекристалізації, усуває крупнозернистість структури, отриманої в процесі прокатки, штампування, лиття та інших видів обробки металів тиском. При нормалізації заевтектоїдна сталь нагрівається до температури вище Acm, а доевтектоїдна – вище Ас3.

Після витримки при цій температурі виконується прискорене охолодження повітря, яке забезпечує розпад аустеніту при нижчих температурах. Це підвищує дисперсність ферито-цементитної структури, що підвищує міцність та твердість сталі у порівнянні з відпаленою. Після нормалізаційного відпалу сталева продукція набуває підвищеної опірності крихкому руйнуванню.

Висновок

Необхідний вид термічної обробки (у тому числі відпалу) та його режими мають вибиратися залежно від низки параметрів:

  • марки сталі;
  • структури та комплексу механічних характеристик, які необхідно забезпечити для подальшої переробки чи кінцевого використання;
  • обробки, яка передувала етапу термічного впливу тощо.

 Температуру, тривалість витримки та швидкість охолодження при відпалі призначають, виходячи зі складу сплаву, форми та розмірів виробу. Від правильного вибору та суворого дотримання параметрів термообробки безпосередньо залежить якість та експлуатаційна стійкість кінцевого продукту.

Ми раді, що ви зацікавилися інформацією з нашого блогу. І даємо згоду на використання матеріалів для навчальних цілей або особистого користування.
Проте попереджаємо, що копіювання інформації для публічного розповсюдження – це порушення авторського права та інших прав інтелектуальної власності згідно з Бернською конвенцією та Законом України про авторське право №3792-XII.