Отжиг и нормализация стали

Структура заэвтектоидной стали называется зернистым перлитом, потому что в такой структуре нельзя различить зерна цементита перлита и избыточного цементита. Поэтому заэвтектоидные углеродистые и легированные стали подвергают отжигу только на зернистый перлит.

Полный отжиг осуществляется главным образом после горячей механической обработки и литья углеродистых и легированных сталей. Для обеспечения хороших условий диффузии атомов диффузионный отжиг стали, проводят при высоких температурах (1100-1200°С), с длительной выдержкой (от 10 до 15 час.) и медленным охлаждением.

Цель и назначение отжига так же разнообразны, как и выполнение. Основной целью полного отжига кованых и литых деталей является измельчение зерна, смягчение металла для улучшения его обработки режущим инструментом и устранение вну­ренних напряжений.

Время выдержки при температуре отжига обычно складывается из времени, необходимого для полного прогрева всей массы деталей, и времени, нужного для окончания структурных превращений.

Отжиг и нормализация стали

Внутренние напряжения снимаются полностью, и сталь получает пониженную твердость и хорошо обрабатывается механически. Отжиг на зернистый перлит (сфероидизация). Получение зернистого перлита достигается специальным видом отжига, близким по своему режиму к неполному отжигу.

Такой отжиг особенно необходим для высокохромистых сталей с устойчивым аустенитом. Диффузионный отжиг (гомогенизация). Выравнивание химического состава стали и уничтожение дендритной ликвации осуществляется путем диффузии (перемещения) атомов примесей из мест с высокой концентрацией в места с низкой концентрацией.

Виды термической обработки стали

Рекристаллизационный (разупрочняющий) отжиг. При деформации стали вхолодном состоянии происходит ее наклеп. Зерна феррита и перлита вытягиваются по направлению деформации. Вследствие этого наклепа искажается кристаллическая решетка, сталь становится более жесткой, твердой и пластичность ее резко падает. Отжиг обычно производят при температуре 650-680°С, в результате чего вместо старых вытянутых зерен в исходной структуре образуются новые, равноосные зерна и сталь становится мягкой и вязкой.

Термообработка хромистых сталей.

Нормализацией устраняют внутренние напряжения и наклеп, повышают механические свойства и подготовляют структуру стали для окончательной термической обработки. При нормализации превращение аустенита происходит с большей степенью переохлаждения, чем при отжиге, поэтому перлит имеет более тонкую структуру. В результате нормализации сталь получает нормальную, однородную мелкозернистую структуру.

При этом прочность и ударная вязкость нормализованной стали значительно выше, чем отожженной. Например, у хромистой стали 40Х после отжига σь = 65,5 кгс/мм2, δ = 21%, ак=5,6 кгсм/см2, а после нормализации σь=75,4 кгс/мм2; δ = 20,9%; ак= 7,8 кгсм/см2. В процессе отжига и нормализации может возникать неисправимый и исправимый брак (дефекты).

Термомеханическая обработка (ТМО) стали

В результате металл окисляется и на деталях образуется окалина. С повышением температуры и времени, выдержки окисление резко возрастает. Поверхность стали под окалиной получается разъеденной и неровной, что затрудняет обработку металла режущим инструментом.

Кроме того, детали с обезуглероженной поверхностью, склонны к закалочным (трещинам и короблению. Для предохранения деталей от окисления, а следовательно и от обезуглероживания, в процессе отжига, нормализации и закалки применяют неокисляющие (контролируемые) атмосферы.

Перегрев. Сталь перегревается при очень высокой температуре отжига и нормализации, а также при большой выдержке. Изотермический отжиг позволяет сокращать продолжительность циклов, используемых при обычном отжиге высоколегированной стали, с 15-30 до 4-7 час. и дает однородную структуру.

Елена Пахучая