Основы термической обработки металлов и сплавов

Такие стали, обладающие высокой устойчивостью к распаду аустенита в области температур развития перлитного превращения при охлаждении на воздухе почти всегда получают бейнитную структуру. Это позволило их отнести к классу бейнитных сталей.

Технология отжига второго рода

Итак, технология отжига второго рода предусматривает выполнение таких операций термической обработки, которые устраняют дефекты структуры стали, обусловленные нежелательным характером развития фазовых превращений в процессе получения слитков, отливок, при обработке давлением, при сварке и других операциях получения изделий, уменьшают уровень внутренних напряжений и улучшают обрабатываемость резанием.

Подразделяют такие виды отжига, как: полный, изотермический, нормализацию, неполный, отжиг на зернистый перлит и ряд других видов обработки.

Полный отжиг - это нагрев стали выше критической точки Ас₃, выдержка в аустенитной области для гомогенизации состава аустенита, с последующим медленным охлаждением вместе с печью.

Изотермический отжиг - это разновидность полного отжига. Он заключается в нагреве до той же температуры, что и при полном отжиге, выдержке стали в аустенитной области, подстуживании до температуры на 100-150 ?С ниже точки Ас1, выдержке при этой температуре до полного распада аустенита, с последующим охлаждением на воздухе. Применение изотермического отжига вместо полного сокращает длительность цикла обработки, повышает равномерность получаемых структур.

Полный и изотермический отжиги применяются только для доэвтектоидных и эвтектоидной стали. Заэвтектоидные стали подвергают только неполному отжигу и отжигу на зернистый перлит. Для устранения в структуре цементитной сетки (выделений вторичного цементита по границам зерен), заэвтектоидную сталь могут подвергать нормализации.

Нормализации подвергают любые стали, в том числе. Малоуглеродистые и среднеуглеродистые стали подвергаются нормализации вместо полного отжига, а высокоуглеродистые - как упрочняющий вид термической обработки.

Нормализация выполняется путем нагрева стали выше точки Ас₃ (или выше А_сm для заэвтектоидной стали), выдержки при этой температуре для гомогенизации аустенита, с последующим охлаждением на спокойном воздухе (в нормальных условиях). Более высокая скорость охлаждения стали при нормализации по сравнению с полным отжигом, приводит к получению более мелкой перлитной структуре (например, сорбитной), к более равномерному распределению избыточного феррита или вторичного цементита, соответственно, в доэвтектоидной и заэвтектоидной сталях. Нормализация, кроме того, более производительный процесс, по сравнению с отжигом.

Неполный отжиг является основным видом отжига для заэвтектоидных сталей. Он производится путем нагрева до температуры на 35 - 60 ?С выше точки Ас1, длительной выдержки при этой температуре (5 - 12 час.) с медленным охлаждением с печью. При отжиге получают до 90% зернистого перлита, что обеспечивает заэвтектоидной стали достаточно высокую пластичность. Для доэвтектоидных сталей неполный отжиг применяют ограниченно, только в тех случаях, когда в стали отсутствуют структурные дефекты, но требуется уменьшить твердость стали для улучшения обрабатываемости резанием. Режим неполного отжига доэвтектоидной стали аналогичен заэвтектоидной, но он не требует длительной выдержки при температуре аустенизации (выдержка, обычно, не более 1,5 - 2-х часов.

Для более полного преобразования пластинчатого перлита в зернистый для заэвтектоидной стали применяют отжиг на зернистый перлит (циклический сфероидизационный отжиг). Его выполняют, нагревая сталь на 10 - 15 ?С выше точки Ас₁, с кратковременной выдержкой (10 - 15 мин.) при такой температуре, подстуживанием на 10 - 15 ?С ниже точки Аr₁, с такой же выдержкой и новым нагревом на 10 - 15 ?С выше точки Ас₁, с повторением полного цикла отжига 3 раза. Это обеспечивает достижение 100% зернистого перлита.

К видам отжига второго рода относится и отжиг на ковкий чугун, рассмотренный ранее. Ковкие, серые чугуны могут, так же, как и стали, подвергаться нормализации и упрочняющим видам обработки для получения структур сорбита, троостита и бейнита.

Отжигу второго рода могут подвергаться и сплавы цветных металлов. Для сплавов на основе полиморфных металлов (титан, цирконий, кобальт и др.) режимы отжига второго рода назначают аналогично сталям во всем их многообразии, с опорой на соответствующие диаграммы фазового равновесия. Для сплавов на основе неполиморфных металлов (алюминий, магний, медь, никель и др.) отжиг второго рода применяется ограниченно, поскольку он не позволяет изменять в широких пределах структуру и свойства сплавов в желательном направлении.