АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Отжиг II рода (фазовая перекристаллизация)

Читайте также:
  1. Отжиг и нормализация. Назначение и режимы

Отжиг II рода заключается в нагреве стали до температур выше точек А1 или А3, выдержке и, как правило, последующем медленном охлаждении. В процессе нагрева и охлаждения, в этом случае, протекают фазовые превращения, определяющие структуру и свойства стали.

После отжига углеродистой стали получаются структуры, указанные на диаграмме состояния железо- цементит - феррит + перлит в доэвтектоидных сталях; перлит - в эвтектоидной стали; перлит и вторичный цементит - в заэвтектоидных сталях. После отжига сталь имеет низкую твердость и прочность при высокой пластичности. При фазовой перекристаллизации измельчается зерно и устраняется видманштеттовая структура, строчечность, вызванная ликвацией, и другие неблагоприятные структуры стали. В большинстве случаев отжиг является подготовительной термической обработкой; отжигу подвергают отливки, поковки, сортовой и фасонный прокат, трубы, горячекатаные листы и т. д. Понижая прочность и твердость, отжиг облегчает обработку резанием средне- и высокоуглеродистой стали. Измельчая зерно, снимая внутренние напряжения и уменьшая структурную неоднородность, отжиг способствует повышению пластичности и вязкости по сравнению со свойствами, полученными после литья, ковки и прокатки. В некоторых случаях (например, для многих крупных отливок) отжиг является окончательной термической обработкой.

Различают следующие виды отжига: полный, изотермический и неполный.

Полный отжиг заключается в нагреве доэвтектоидной стали на 30 - 50ºС выше температуры, соответствующей точке Ас3, выдержке при этой температуре для полного прогрева и завершения фазовых превращений в объеме металла и последующем медленном охлаждении.

При нагреве до температуры выше точки Ас3, на 30 - 50ºС образуется аустенит, характеризующийся мелким зерном, поэтому при охлаждении возникает мелкозернистая структура, обеспечивающая высокую вязкость и пластичность и возможность достижения высоких свойств после окончательной термической обработки.

Чрезмерное повышение температуры нагрева выше точки Ас3 вызывает рост зерна аустенита, что ухудшает свойства стали. Время нагрева и продолжительность при заданной температуре зависят от типа нагревательной печи, способа укладки изделий в печь, от высоты садки, типа полуфабриката (лист, сортовой прокат и т.д.).

Изотермический отжиг. В этом случае сталь, обычно легированную, нагревают как и для полного отжига и сравнительно быстро охлаждают до температуры, лежащей ниже точки Ar1 (обычно 660 - 680ºС). При этой температуре назначают изотермическую выдержку 3 - 6 ч, необходимую для полного распада аустенита, после чего следует более ускоренное охлаждение, вплоть до охлаждения на воздухе.

Одно преимущество изотермического отжига - в сокращении длительности процесса, особенно для легированных сталей, которые для заданного снижения твердости приходится охлаждать очень медленно. Для наибольшего ускорения процесса температуру изотермической выдержки выбирают близкой к температуре минимальной устойчивости переохлажденного аустенита в перлитной области.

Другое преимущество изотермического отжига заключается в получении более однородной феррито-перлитной структуры; при изотермической выдержке температура по сечению изделия выравнивается и превращение по всему объему стали проходит при одинаковой степени переохлаждения. Для некоторого укрупнения зерна и улучшения обработки резанием температуру отжига принимают 930 - 950ºС.

Нагрев осуществляют в проходных печах с контролируемой атмосферой. Изотермическому отжигу чаще подвергаются поковки (штамповки) и сортовой прокат из цементуемой легированной стали небольших размеров.

При отжиге больших садок (20 - 30 т и более) быстрое и равномерное охлаждение до температуры изотермической выдержки невозможно. Превращения в от- дельных участках садки протекают при разных температурах, что приводит к неравномерной структуре и твердости в пределах одной садки, поэтому для таких садок изотермический отжиг обычно не применяется.

Патентирование. Пружинная (канатная) проволока из стали, содержащей 0,65 - 0,9 % С, перед холодным волочением поступает на изотермическую обработку - патентирование; ее подвергают высокотемпературной аустенитизации для получения однородного аустенита, а затем пропускают через расплавленную соль с температурой 450 - 550 ºС. В результате изотермического распада аустенита образуется тонкопластинчатый троостит или сорбит. Такая структура позволяет при холодной протяжке давать большие обжатия (более 75 %) без обрывов и после заключительного холодного волочения получить высокую прочность (σв = 2000 - 2250 МПа).

Неполный отжиг отличается от полного тем, что сталь нагревают до более низкой температуры (немного выше точки Ас1). Неполный отжиг доэвтектоидных сталей применяют для улучшения обрабатываемости их резанием. При неполном отжиге происходит частичная перекристаллизация стали вследствие превращения П→А без превращения избыточного феррита. Такой отжиг конструкционных легированных сталей проводят при 750 - 770ºС с последующим охлаждением со скоростью 30 - 60º С/ч (чем выше легированность стали, тем медленнее охлаждение) до 600 ºС, далее на воздухе.

Сфероидиэация. Неполному отжигу подвергают заэвтектоидные углеродистые и легированные стали. Нагрев этих сталей проводят немного выше точки Ас1 (обычно на 10 - 30ºС), что вызывает практически полную перекристаллизацию и позволяет получить зернистую (сфероидальную) форму перлита вместо пластинчатой. Такой отжиг называют сфероидизацией.

Отжиг нормализационный (нормализация). Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку Ас3 на 40 - 50ºС, заэвтектоидной выше А1 также на 40 - 50ºС, непродолжительной выдержке для прогрева садки и завершения фазовых превращений и охлаждений на воздухе. Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали, и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье или прокатке, ковкеили штамповке.

Нормализацию широко применяют для улучшения свойств стальных отливок вместо закалки и отпуска. Ускоренное охлаждение на воздухе приводит к распаду аустенита при более низких температурах, что повышает дисперсность феррито-цементитной структуры и увеличивает количество перлита или точнее сорбита или троостита. Это повышает прочность и твердость нормализованной средне- и высокоуглеродистой стали по сравнению с отожженной.

Нормализация горячекатаной стали повышает ее сопротивление хрупкому разрушению, что характеризуется снижением порога хладноломкости и повышением работы развития трещины.

Назначение нормализации различно в зависимости от состава стали. Для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига. При повышении твердости нормализация обеспечивает большую производительность при обработке резанием и получение более чистой поверхности. Для отливок из среднеуглеродистой стали, нормализацию с высоким отпуском применяют вместо закалки и высокого отпуска. В этом случае механические свойства несколько ниже, но детали будут подвергнуты меньшей деформации по сравнению с получаемой при закалке, и вероятность появления трещин практически исключается.

Нормализацию с последующим высоким отпуском (600 - 650ºС) часто используют для исправления структуры легированных сталей вместо полного отжига, так как производительность и трудоемкость этих двух операций выше, чем одного отжига.

Нагрев под нормализацию сортового горячекатаного проката (диаметром 13 - 15 мм) из конструкционной легированной стали нередко проводится на специальных установках током высокой частоты.

Противофлокенная термическая обработка. Флокены представляют собой тонкие трещины округлойи овальной формы, возникающие вследствие структурных напряжений в стали, насыщенной водородом (более 2 см3 на 100 г металла). Чаще флокены образуются в процессе охлаждения стали после горячей деформации.

Наиболее склонны кфлокенообразованию легированные конструкционные и инструментальные стали, подшипниковые и реже углеродистые стали.

Для предотвращения образования флокенов необходимо удалить водород из стали в жидком состоянии путем вакуумирования или специальной противофлокенной термической обработкой.

Противофлокенной термической обработке подвергают блюмы, слябы (при прокатке на лист толщиной (40 мм) или слябы и листы (при конечной толщине листа 40 мм), крупный сортовой прокат и крупные поковки из легированных сталей.

В зависимости от состава стали существует много режимов противофлокенной термической обработки. Все режимы противофлокенной обработки направлены на удаление водорода из твердого раствора в интервале температур, в котором скорость его диффузии в α-фазе максимальна при повышенной пластичности металла (640 - 680ºС).

В процессе изотермической выдержки при 640 - 660ºС протекает распад аустенита по перлитному механизму и одновременно диффузия атомов водорода к границам микропор и другим несплошностям металла. При последующем медленном охлаждении или выдержке при 200 - 50ºС (крупные поковки размером 800 - 1000 мм) атомы водорода отделяются от границ пор в сами поры с образованием молекул водорода, которые, уже, не будучи в твердом растворе, не оказывают охрупчивающего влияния и по разным микроканалам или субмикронесплошностям выходят из металла в атмосферу. Эти процессы и уменьшают флокеночуствительность.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)