Предварительная термическая обработка

Отжиг 1 рода.

Отжиг 1 рода в зависимости от исходного состояния стали и температуры его выполнения может включать процессы гомогенизации, рекристаллизации и снятия остаточных напряжений. Характерная особенность этого вида отжига в том, что указанные процессы происходят независимо от того, протекают ли в сплавах при этой обработке фазовые превращения (перекристаллизация) или нет. Поэтому отжиг 1 рода можно проводить при температурах выше или ниже температур фазовых превращений (критических точек А₁ и А₃).

Этот вид обработки в зависимости от температурных условий его выполнения устраняет химическую или физическую неоднородность, созданную на предшествующих стадиях передела.

Гомогенизация (диффузионный отжиг). Диффузионному отжигу подвергают слитки легированной стали с целью уменьшения дендритной или внутрикристаллитной ликвации, которая повышает склонность стали, обрабатываемой давлением, к хрупкому излому, к анизотропии свойств и возникновению таких дефектов, как шиферность (слоистый излом) и флокены (тонкие внутренние трещины, наблюдаемые в изломе в виде белых овальных пятен).

Дендритная ликвация понижает пластичность и вязкость легированной стали. Поэтому слитки и крупные отливки нередко подвергают гомогенизирующему или диффузионному отжигу. Нагрев при диффузионном отжиге должен быть до высоких температур (1100 - 1200 ºС), так как только в этом случае более полно протекают диффузионные процессы, необходимые для выравнивания в отдельных объемах состава стали. Диффузия наиболее интенсивно протекает в начале выдержки, заметно снижаясь с течением времени. Поэтому во избежание образования большого количества окалины, уменьшения расхода топлива и увеличения производительности печей выдержка должна быть минимальной, обычно 15 - 20 ч. После выдержки садку охлаждают до 800 - 820ºС в печи, а далее на воздухе. Для улучшения технологической пластичности высокоуглеродистые легированные стали (быстрорежущие, подшипниковые и др.) нередко подвергают ступенчатой гомогенизации. Чаще применяется трехступенчатая гомогенизация - первая выдержка 2 ч при 1120 - 1200ºС (в зависимости от состава стали), вторая — при 1160 - 1240ºС и третья - при 1150 -1200ºС. Такая обработка получила название ступенчатой высокотемпературной обработки (СВТО).

Во многих случаях для уменьшения дендритной ликвации специального диффузионного отжига не проводят, а выполняют более высокий и длительный нагрев для горячей деформации.

В результате диффузионного отжига получается крупное зерно. Этот недостаток устраняется при последующей обработке слитка давлением или в процессе последующей термической обработки.

Рекристаллизационный отжиг. Под рекристаллизационным отжигом понимают нагрев холоднодеформированной стали выше температуры начала рекристаллизации, выдержку при этой температуре с последующим охлаждением. Этот вид отжига чаще применяют как промежуточную операцию для снятия наклепа между операциями холодного деформирования. Температура отжига для достижения рекристаллизации по всему объему и сокращения времени процесса превышает температуру порога рекристаллизации. Для углеродистых сталей с 0,08 - О,2 % С, чаще подвергаемых холодной деформации (прокатке, штамповке, волочению), температура отжига находится в интервале 680 - 700ºС. Отжиг калиброванных прутков (холодная протяжка) из высокоуглеродистой легированной стали (хромистой, хромокремнистой и др.) проводят при 680 - 740ºС в течение от 0,5 до 1,5 ч.

Кроме рекристаллизации феррита, при отжиге стали может протекать коагуляция и сфероидизация цементита, при этом повышается пластичность, что облегчает выполнение холодной пластической деформации.

Высокий отпуск (для снятия твердости). После горячей механической обработки сталь чаще имеет мелкое зерно и удовлетворительную микроструктуру, поэтому не требуется фазовой перекристаллизации (отжига). Но вследствие ускоренного охлаждения после прокатки или другой горячей обработки легированные стали имеют неравновесную структуру; сорбит, троостит, бейнит или мартенсит и, как следствие этого, высокую твердость. Для снижения твердости сортовой прокат на металлургических заводах подвергают высокому отпуску при 650 - 700ºС (несколько ниже точки Ас₁) в течение 3 - 15 ч с последующим замедленным охлаждением. При нагреве до указанных температур происходят процессы распада мартенсита и (или) бейнита, коагуляции и сфероидизация карбидов и в итоге снижается твердость. Углеродистые стали подвергают высокому отпуску в тех случаях, когда они предназначаются для обработки резанием, холодной высадки или волочения. Высокий отпуск снижает твердость до требуемых значений и обеспечивает оптимальную для обработки резанием микроструктуру - феррит и смесь зернистого и пластинчатого перлита. После высокотемпературного отпуска доэвтектоидная сталь лучше обрабатывается резанием, чем после полного отжига, когда структура — обособленные участки феррита и перлита. Структурно свободный феррит налипает на кромку инструмента, ухудшает качество поверхности изделия, снижает теплоотдачу и поэтому снижает скорость резания и стойкость инструмента. Для высоколегированных сталей, у которых практически не отмечается перлитного превращения, высокий отпуск является единственной термической обработкой, позволяющей понизить их твердость.

Отжиг для снятия остаточных напряжений. Этому виду отжига подвергают отливки, сварные изделия, детали после обработки резанием, правки и т. д., в которых возникают внутренние (остаточные) напряжения. Остаточные напряжения нередко являются причиной коробления изделий или изменения их размеров при хранении (или обработки резанием), а, складываясь с приложенными извне сравнительно небольшими напряжениями, могут вызвать разрушение. Особенно опасны растягивающие напряжения. Для полного или частичного снятия остаточных напряжений чаще применяют отжиг при 550 - 650ºС. Время выдержки составляет несколько часов и устанавливается опытным путем. Скорость нагрева и особенно охлаждения должна быть невелика, чтобы исключить возможность образования новых остаточных напряжений.

Поиск по сайту: