4.2.Характеристика видов термической обработки отжиг и нормализация

Часто необходимо привести сплав в состояние близкое к структурному и фазовому равновесию (например, для облегчения механической или пластической обработки).

ТО, приближающая сплав к состоянию фазового и структурного равновесия, называется отжигом. Отжиг представляет собой нагрев сплава выше температуры фазового превращения, выдержку при этой температуре для завершения превращения и медленного охлаждения, когда металл остается в выключенной печи (охлаждение с печью).

Назначение отжига: снятие наклепа (изменение структуры металла после деформирования в холодном состоянии, после которого повышается прочность, но снижается пластичность), смягчение металла, повышение его пластичности и ударной вязкости, изменение структуры в нужном направлении, придание определенных электрических, магнитных и др. свойств, снятие напряжений.

Если фазовое превращение произошло полностью, отжиг является полным, если частично – то неполным.

Полный отжиг (прокат, поковки, фасонные отливки и т.п.) производится со скоростью нагрева около 100 С/ч., выдержкой от 0,5 до 1 ч/т, медленное охлаждение (10 - 100С/ч. для легированных, 150 - 200 С/ч. для углеродистых сталей);

Неполный отжиг - для снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости резанием в том случае, когда предварительная горячая механообработка не привела к образованию крупного зерна.

Иногда охлаждение металла проводят следующим образом. После нагрева и выдержки металл переносят в другую печь, которая нагрета до температуры ниже фазовых превращений, выдерживают в этой печи до завершения образования новой, более равновесной структуры, после чего охлаждают на воздухе. Такой отжиг называется изотермическим.

Изотермический отжиг применяют для небольших деталей с целью экономии времени.

Диффузионный отжиг (гомогенизация) – используют для отливок и слитков, которые нагревают до температуры 1100 – 1200 С со скоростью 100 -150 С/ч., так как при этом наиболее полно протекают диффузионные процессы, необходимые для выравнивания химического состава в отдельных объемах стали.

Продолжительность выдержки зависит от состава стали и массы садки. После гомогенизации крупное зерно измельчается последующей обработкой давлением или обычным полным отжигом.

Низкий отжиг – для углеродистых и легированных сталей перед механообработкой. Вначале нагрев до 650 – 680 С со скоростью 100 – 150 С/ч., после выдержки охлаждение на воздухе.

Светлый отжиг - по режимам полного или неполного отжига с применением защитных атмосфер или в печах с частичным вакуумом. Применяют для холоднокатаной ленты, прутков проволоки и т.д., а также для деталей, подвергаемых гальванопокрытиям для защиты от окисления и обезуглероживания.

Нормализация состоит в нагреве до 800 – 950 ^оС и последующем охлаждении в спокойном воздухе. После нормализации сталь приобретает мелкозернистую однородную структуру. Эта операция является как бы переходной ступенью от отжига к закалке. Для низкоуглеродистой стали нормализация может заменить отжиг, а для средне- и высокоуглеродистой стали – закалку и высокий отпуск.

Кроме измельчения зерен в структуре стали, нормализация улучшает обрабатываемость резанием, механические свойства, снижает порог хладноломкости.