Відпал і нормалізація. Призначення й режими

 

Відпал, знижуючи твердість і підвищуючи пластичність і в'язкість за рахунок одержання рівноважної дрібнозернистої структури, дозволяє:

• поліпшити оброблюваність заготівель тиском і різанням;

• виправити структуру зварених швів, перегрітої при обробці тиском і лиття стали;

• підготувати структуру до наступної термічної обробки.

Характерно повільне охолодження зі швидкістю 30…100 ^oС/ч.

 

Відпал першого роду.

 

1. Дифузійний (гомогенізований) відпал. Застосовується для усунення ліквації, вирівнювання хімічного складу сплаву.

У його основі - дифузія. У результаті нагрівання вирівнюється сполука, розчиняються надлишкові карбіди. Застосовується, в основному, для легованих сталей.

Температура нагрівання залежить від температури плавлення, Т_Н = 0,8 Т_пл.

Тривалість витримки: годин.

2. Рекристалізаційний відпал проводиться для зняття напруг після холодної пластичної деформації.

Температура нагрівання пов'язана з температурою плавлення: Т_Н = 0,4 Т_пл.

Тривалість залежить від габаритів виробу.

3. Відпал для зняття напруг після гарячої обробки (лиття, зварювання, обробки різанням, коли потрібна висока точність розмірів).

Температура нагрівання вибирається залежно від призначення, перебуває в широкому діапазоні: Т_Н = 160…700^oС.

Тривалість залежить від габаритів виробу.

Деталі прецизійних верстатів (ходові гвинти, високонавантажені зубчасті колеса, черв'яки) відпалюють після основної механічної обробки при температурі 570…600^oС протягом 2...3 годин, а після остаточної механічної обробки, для зняття шліфувальних напруг – при температурі 160…180^oС протягом 2...2,5годин.

Відпал другого роду призначений для зміни фазової сполуки.

Температура нагрівання й час витримки забезпечують потрібні структурні перетворення. Швидкість охолодження повинна бути такий, щоб встигли відбутися зворотні дифузійні фазові перетворення.

Є підготовчою операцією, який піддають виливка, кування, прокат. Відпал знижує твердість і міцність, поліпшує оброблюваність різанням середньо - і високовуглецевих сталей. Подрібнюючи зерно, знижуючи внутрішні напруження зменшуючи структурну неоднорідність сприяє підвищенню пластичності й в'язкості.

Залежно від температури нагрівання розрізняють відпал:

1. повний, з температурою нагрівання на 30...50 ^oС вище критичної температури А₃

Проводиться для доевтектоїдних сталей для виправлення структури.

При такій температурі нагрівання аустеніт виходить дрібнозернистий, і після охолодження сталь має також дрібнозернисту структуру.

2. неповний, з температурою нагрівання на 30...50…50^oС вище критичної температури А₁

Застосовується для заевтектоїдних сталей. При такому нагріванні в структурі зберігається цементит вторинний, у результаті відпалу цементит здобуває сферичну форму (сфероідізація). Одержанню зернистого цементиту сприяє попередня відпалу гаряча пластична деформація, при якій дробиться цементитна сітка. Структура із зернистим цементитом краще обробляються й мають кращу структуру після загартування. Неповний відпал є обов'язковим для інструментальних сталей.

Іноді неповний відпал застосовують для доевтектоїдних сталей, якщо не потрібне виправлення структури (сталь дрібнозерниста), а необхідно тільки понизити твердість для поліпшення оброблюваності різанням.

3 . циклічний або маятниковий відпал застосовують, якщо після проведення неповного відпалу цементит залишається пластинчастим. У цьому випадку після нагрівання вище температури А₁ треба охолодження до 680 ^oС, потім знову нагрівання до температури 750…760) ^oС і охолодження. У результаті одержують зернистий цементит.

4. ізотермічний відпал – після нагрівання до необхідної температури, виріб швидко прохолоджують до температури на 50…100^oС нижче критичної температури А₁ і витримують до повного перетворення аустеніту в перліт, потім прохолоджують на спокійному повітрі (мал.). Температура ізотермічної витримки близька до температури мінімальної стійкості аустеніту.

У результаті одержують більше однорідну структуру, тому що перетворення відбувається при однаковому ступені переохолодження. Значно скорочується тривалість процесу. Застосовують для легованих сталей.

5. Нормалізація. - різновид відпалу.

Термічна обробка, при якій виріб нагрівають до аустенітного стану, на 30...50…50 ^oС вище А₃ або А_ст із наступним охолодженням на повітрі.

або

У результаті нормалізації одержують більше тонку будову евтектоїда (тонкий перліт або сорбіт), зменшуються внутрішні напруження, усуваються пороки, отримані в процесі попередньої обробки. Твердість і міцність трохи вище чим після відпалу.

У заевтектоїдних сталях нормалізація усуває грубу сітку вторинного цементиту.

Нормалізацію частіше застосовують як проміжну операцію, що поліпшує структуру. Іноді проводять як остаточну обробку, наприклад, при виготовленні сортового прокату.

Для низьковуглецеві сталей нормалізацію застосовують замість відпалу.

Для средньовуглецеві сталей нормалізацію або нормалізацію з високою відпусткою застосовують замість загартування з високою відпусткою. У цьому випадку механічні властивості трохи нижче, але виріб піддається меншої деформації, виключаються тріщини.