Основные виды термической обработки

Отжиг. Отжигом называется процесс термической обработки, со­стоящий из нагрева изделий до заданной температуры, выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения. В практике существуют отжиги первого и второго рода.

Отжиги первого рода применяются для устранения химической неоднородности, выравнивания структуры, восстановления ее после пластиче­ской деформации и для снятия напряжений.

Диффузионный отжиг, при котором заготовки нагреваются до 1150°С, выдерживаются при этой температуре, а затем медленно охлажда­ются. Он в основном применяется для отжига крупных фасонных отливок и слитков.

Рекристалпизационный отжиг заключается в нагреве холоднодеформированной стали до температуры рекристаллизации (450-650°С), вы­держке при этой температуре и медленном охлаждении Применяется для отжига изделий после обработки давлением в холодном состоянии: листо­вой стали, лент, проволоки, калиброванных прутков, труб и др.

Отжиги второго рода применяются для фазовых превращений с целью получения равновесных улучшенных структур. К этим видам отжига отно­сятся следующие.

Полный отжиг, при котором изделия из доэвтектоидных сталей на­греваются на 30-50°С выше температуры Ас₃, выдерживаются при этой тем­пературе и медленно охлаждаются. Полному отжигу подвергаются прокат, поковки, фасонные отливки и слитки

Неполный отжиг, при котором изделия нагревают до температуры немного выше Ac₁, выдерживают при этой температуре и медленно охлаж­дают, Этот вид отжига применяется для ликвидации цементитной сетки у заэвтектоидной стали с целью улучшения обрабатываемости резанием про­ката и поковок,

Изотермический отжиг - это полный или неполный отжиг, при кото­ром производится ускоренное охлаждение до температуры на 100-150°С ниже Ас₁, а затем выдержка при этой температуре и дальнейшее охлажде­ние на воздухе. Применяется для ускорения процесса отжига.

Отжиг на зернистый цементит, при котором изделия нагреваются до 730-770°С, выдерживаются при этой температуре, а затем медленно ох­лаждаются до 600°С. Применяется для углеродистых инструментальных сталей с целью повышения пластичности и улучшения обрабатываемости резанием.

Нормализация - это процесс нагрева изделия на 30-50°С выше тем­пературы Ас₃ и Acт, выдержки при этой температуре и дальнейшем охлаж­дении на воздухе. Нормализация проводится с целью получения у отливок и поковок мелкозернистой равномерной структуры, снятия внутренних на­пряжений, повышения прочности и улучшения обрабатываемости резанием, а также для подготовки деталей к последующей термической обработке. У заэвтектоидных сталей нормализацией ликвидируется цементитная сетка.

Закалка. Закалкой называется операция нагрева до аустенитного со­стояния доэвтектоидной стали или до аустенитно-карбидного состояния заэвтектоидной стали, выдержке и быстрого охлаждения в различных средах с целью получения неустойчивых структур: мартенсита, троостита и сорбита Температура закалки принимается на 30-50°С выше Ас₃, для доэвтектоидной стали и Ac₁ для заэвтектодиной стали. Применяется для повышения твердо­сти, износоустойчивости и прочности. Закалке подвергаются стали с содер­жанием углерода более 0,3%. После закалки обязательно производят отпуск В практике применяют несколько видов закалки: в одной среде, в двух сре­дах, изотермическая закалка с самоотпуском и поверхностная ТВЧ. Основным видом является закалка в одной среде. В качестве охлаждающей среды для углеродистых сталей является вода, для легированных сталей - мине­ральные масла.

Отпуск стали. Отпуском стали называется нагрев закаленной стали до температуры ниже критической Ас₁ выдержка при заданной температуре и последующее медленное или ускоренное охлаждение Отпуск применяет­ся с целью уменьшения остаточных напряжений после закалки (получение более равновесных структур), частичного снижения твердости, повышения вязкости и улучшения обрабатываемости резанием. Медленное охлаждение обычно на воздухе применяется для углеродистых сталей, ускоренное в во­де или в масле - для легированных сталей.

Различают три вида отпуска: низкий, средний и высокий.

Низкий отпуск стали производят при 150-200°С, выдерживают, а затем медленно или ускоренно охлаждают. Его назначение - понизить внут­ренние напряжения при высокой твердости и износоустойчивости. Структу­ра после низкого отпуска - отпущенный мартенсит, твердость HRC 58-63 Низкий отпуск применяют для режущего и мерительного инструмента, а также после закалки ТВЧ.

Средний отпуск производят при 350-500°С, выдерживают, а затем медленно или ускоренно охлаждают. Цель его при повышенной твердости создать высокие пределы упругости, прочности, выносливости и улучшения сопротивляемости стали ударным нагрузкам. Структура после среднего от­пуска - отпущенный троостит, твердость HRC 40-50. Применяется для пру­жин и рессор.

Высокий отпуск стали производят при 500-680°С, выдерживают, а за­тем медленно или ускоренно охлаждают. Его основное: назначение получить наибольшую вязкость при достаточной прочности и упругости. Структура после высокого отпуска - отпущенный сорбит, твердость HRC 30-40. При­меняют для валов, шатунов, шестерен, кулачков, анкерных болтов и др.