15. Общие понятия об отжиге: разновидности, назначение.

Отжиг-операция термической обработки, заключающуюся в нагреве стали, выдержке при данной температуре и последующем медленном охлаждении вместе с печью. В результате образуется устойчивая структура, свободная от остаточных напряжений. Виды: Отжиг І рода –нагрев Ме в неустойчивом состоянии, полученном предшествующими обработками, для приведения Ме в более устойчивое состояние. Различают: Гомогенизационный отжиг – здесь главным процессом является устранение последствий дендритной ликвации(химической неоднородности, проявляющаяся в пределах одного дендрита — кристалла древовидной (ветвистой) формы). Достигается за счет диффузионных процессов, сталь нагревают до высоких температур при этих температурах делается длительная выдержка и медленное охлаждение. Рекристаллизационный отжиг применяют для сталей после холодной обработки давлением – это термическая обработка деформированного металла или сплава, при котором главным процессом являются возврат (изменения в структуре, но размер и форма зерен не изменяется) и рекристаллизация(зарождение и рост новых зерен с меньшим количеством дефектов). Отжиг, уменьшающий напряжение – главным процессом является полная или частичная релаксация остаточных напряжений (после литья, сварки. Отжиг ΙΙ рода основан на использовании фазовых превращений сплавов. Этот вид отжига состоит в нагреве выше температуры превращения с последующим медленным охлаждением для получения устойчивого структурного состояния сплавов. Полный отжиг производится для доэвтектоидных сталей. Сталь нагревают выше критической точки Ас3 на 30-50 0С и после прогрева детали проводят медленное охлаждение вместе с печью. Цели полного отжига: - устранение пороков структуры, возникших при литье, горячей деформации, сварке, смягчение стали перед обработкой резанием, уменьшение напряжений. Неполный отжиг отличается от полного тем, что в этом случае нагрев производится на 30-50 0С выше критической точки Ас1 (линия РSК на диаграмме железо-цементит). Охлаждение-вместе с печью. Неполный отжиг доэвтектоидной стали используют для смягчения ее перед обработкой резанием, снятия внутренних напряжений. Изотермический отжиг нагрев стали до температуры Ас3 + (30-50 0С), затем ускоренное охлаждение до температуры изотермической выдержки ниже точки Ас1 и дальнейшее охлаждение на спокойном воздухе. Изотермический отжиг по сравнению с обычным отжигом имеет два преимущества: -  больший выигрыш во времени, т.к. суммарное время ускоренного охлаждения, выдержки и последующего охлаждения может быть меньше медленного охлаждения изделия вместе с печью; - получение более однородной структуры по сечению изделий, т.к. при изотермической выдержке температура по сечению изделия выравнивается и превращение во всем объеме стали происходит при одинаковой степени переохлаждения.

16. Закалка с полиморфным и без полиморфного превращения.

Закалка – процесс термической обработки, заключающийся в нагреве до температуры выше критической и последующем быстром охлаждении, при котором образуется неравновесная структура. Закалка с полиморфным превращением–термическая обработка металлов и сплавов, при которой происходит мартенситное превращение высокотемпературной фазы. Эта закалка применима к металлам и сплавам, в которых при охлаждении перестраивается кристаллическая решетка. Если взять эвтектоидную сталь (0,8 % углерода) с перлитной мягкой структурой и нагреть ее выше точки Ас1, то перлит превратиться в аустенит. При этом в аустените будет растворено все то количество углерода, которое имеется в стали, т.е. 0,8 %. Быстрое охлаждение в воде препятствует диффузии углерода из аустенита и остается в нем после охлаждения. Кристаллическая решетка аустенита изменится при охлаждении, но весь имеющийся в стали углерод останется в новой решетке, и это придаст стали высокую твердость и износостойкость. Температура закалки для большинства для сталей определяется положением критических точек А1 и А3. Для углеродистых сталей  температуру закалки можно определить по диаграмме «железо-цементит». При закалке с температур, лежащих в пределах между Ас1 и Ас3 (неполная закалка), в структуре доэвтектоидных сталей наряду с мартенситом сохраняется часть феррита, который снижает твердость в закаленном состоянии и ухудшает механические свойства после отпуска. Поэтому данные стали обычно нагревают до температур на 30-50 0С выше Ас3 (полная закалка). Для заэвтектоидных  же сталей закалка с температур выше Ас1, но ниже Аст дает в структуре наличие избыточного цементита, что повышает твердость и износоустойчивость стали. Нагрев выше температуры Ас3, наоборот, ведет к снижению твердости из-за растворения избыточного цементита и увеличения остаточного аустенита, росту зерна аустенита, увеличению возможности возникновения больших закалочных напряжений и обезуглероживанию поверхностного слоя. Таким образом, оптимальной закалкой для доэвтектоидных сталей является закалка от температуры на 30-50 0С выше Ас3, а для заэвтектоидных - на 30-50 0С выше Ас1.

Закалка без полиморфного превращения применяется для сплавов, не испытывающих полиморфных превращений, но имеющих ограниченную растворимость одного компонента в другом. Если сплав, содержащий вторичные фазы, нагреть до температуры выше линии солидус, то увеличение растворимости приведет к растворению вторичных фаз. Если теперь такой твердый раствор быстро охладить, то выделение вторичных фаз образоваться не успеет, т.к. для этого требуется время на прохождение процесса диффузии, образование другой кристаллической решетки, границ раздела между фазами. В результате, при нормальной температуре пересыщенный метастабильный твердый раствор содержит избыток второго компонента. Такое изменение структуры изменяет свойства сплава, прочность может, как увеличиться, так и уменьшиться, а пластичность, как правило, увеличивается. Состояние металла после такой закалки является термодинамически неустойчивым. Самопроизвольно или под влиянием предварительного нагрева метастабильный твердый раствор начинает распадаться с выделением вторичной фазы, т.е. α_мα+β_ІІ. Этот процесс называется старением. Таким образом, старение – это термообработка, которая проводится после закалки без полиморфного превращения, направленная на получение в сплаве более равновесной структуры и заданного уровня свойств.