8.1.3 Виды отжига второго рода

В зависимости от марки стали и предъявляемых к изделию требований применяют различные виды отжига.

Полным отжигом называется нагрев доэвтектоидной стали на 30 - 50 °С выше точки А_С3 и для заэвтектоидной стали выше А_Сcm, выдержка для сквозного прогрева и завершения фазовых превращений и охлаждение вместе с печью. При этом виде отжига происходит полная фазовая перекристаллизация. Обычно такой отжиг используют для доэвтектоидной стали.

Целью полного отжига является:

- измельчение зерна и повышение механических свойств по сравнению с полученными после литья, ковки, прокатки ;

- снижение остаточных внутренних напряжений, которые могут привести к короблению изделий и появлению трещин;

- снижение твердости и улучшение обрабатываемости металла резанием.

Скорость нагрева при отжиге обычно составляет 100°/ч. Медленное охлаждение должно обеспечить распад аустенита при малых степенях переохлаждения в перлитной области, чтобы не получить повышенной твердости. Поэтому углеродистые стали охлаждают со скоростью 100-150°/ч, а легированные, отличающиеся повышенной устойчивостью переохлажденного аустенита, - со скоростью 10-50°/ч.

Неполный отжиг - это нагрев стали выше А_С1, но ниже А_С3 или А_Сcm, вследствие чего фазовая перекристаллизация происходит только частично. После неполного отжига доэвтектоидной стали на фоне мелкозернистой феррито-перлитной структуры наблюдаются остатки грубой ферритной сетки или крупных зерен феррита, не растворившихся при нагреве. Вследствие этого механические свойства стали оказываются пониженными. Этот вид отжига применяют иногда для улучшения обрабатываемости металла резанием, а также для снятия напряжений, так как он более экономичен по сравнению с полным отжигом. В остальных случаях неполный отжиг является браком.

Для заэвтектоидной стали обычно делают неполный отжиг, который способствует получению структуры зернистого перлита.

Сфероидизирующим отжигом (отжитом на зернистый перлит) называется нагрев стали на 10-30°С выше точка А_С1 с последующим медленным 20 – 50 °С/ч охлаждением до 650°С. Часто применяется изотермический режим охлаждения, требующий меньше времени: охлаждение со скоростью 20 - 50° С/ч до 620 – 680 °С, выдержка при этой температуре 1-3 часа, далее - охлаждение на воздухе.

При указанных температурах нагрева в аустените сохраняется большое количество нерастворившихся частиц цементита, которые служат центрами образования цементита во время распада аустенита на феррито -цементитную смесь. Медленное охлаждение должно обеспечить сфероидизацию и коагуляцию образующегося цементита (в легированных сталях – специальных карбидов). В результате получается структура зернистого перлита.

Сфероидизирующему отжигу подвергаются углеродистые и легированные инструментальные и шарикоподшипниковые стали для снижения твердости, улучшения обрабатываемости резанием, снижения внутренних напряжений. Кроме того, зернистый перлит является оптимальной исходной структурой перед закалкой - выше однородность, меньше склонность аустенита к росту зерна, меньше деформация изделий и опасность появления трещин, выше прочность и вязкость в закаленном состояния.

Этому виду отжига подвергают также листы и прутки из низко- и среднеуглеродистых сталей перед холодной штамповкой или волочением для повышения пластичности.

Изотермический отжиг - это нагрев на 30 – 50 °С выше точки А_С3 для доэвтектоидной или точки А_С1 для заэвтектоидной стали,. ускоренное охлаждение до температуры 600 – 650 °С, выдержка до полного распада аустенита и охлаждение на воздухе.

Цели изотермического отжига те же, что и полного. Преимущество изотермического отжига состоят в уменьшении длительности процесса, особенно для легированных сталей, которые приходится очень медленно охлаждать для требуемого снижения твердости. Кроме того, структура и свойства получаются более однородными, так как превращение по всему объему изделия происходит при одинаковой степени переохлаждения.

Нормализационный отжиг(нормализация). Нагрев производится на 50 – 60 °С выше точки А_С3 или А_Ссm (рис. 9.3), охлаждение - на спокойном воздухе.

Цели нормализации те же, что и полного отжига. Микроструктура нормализованной стали по сравнению с отожженной более мелкозернистая, строение перлита более дисперстное, количество его в доэвтектоидных сталях увеличено, так как распад аустенита происходит при большем переохлаждении. Поэтому твердость и прочность нормализованной стали несколько выше, чем после отжига.

Нормализация более экономична и производительна по сравнению с отжигом и широко применяется в термических цехах для низкоуглеродистых нелегированных сталей. Для среднеуглеродистых сталей (0.3 - 0.5 %С) различие в свойствах нормализованной и отожженной стали более значительно; в этом случае нормализация не может заменить отжига. Высокоуглеродистые и легированные стали при охлаждении на воздухе приобретают повышенную или высокую твердость, вследствие чего она подвергается только нагреву.

Нормализация чаще всего является операцией одновременно предварительной и окончательной термообработкой. Для заэвтектоидной стали нормализацию применяют с целью устранения цементитной сетки перед сфероидизирующим отжигом.