Казахстан, г. Темиртау, Заводская 3 Тел/факс: 8 (7213) 93-41-60 tlmz.sb@mail.ru Пн.-Пт.: с 9:00 по 18:00
ru RU en EN

Термическая обработка стали

Отжиг I рода

Этот вид отжига в зависимости от температуры условий устаняет химическую или физиескую неоднородность. Характерная особеность ожига I рода состоит в том, что его можно проводить при температурах выше или ниже температур фазовых превращений.

Гомогенизация

Гомогенизация ( дифузный отжиг ) состоит в нагреве до высоких температур 1100 ... 1200 º С, выдержке 15...20 часов, охлаждениии до 800 ... 820 º С, далее на воздухе. Такому отжигу подвергают слитки легированной стали с целью уменьшения дендридной или внутрикристалической ликвации, которая понижает пластичность и вязкость легированной стали.

Рекресталический отжиг

Рекресталический отжиг состоит в нагреве холоднодеформированной стали выше температуры начала рекрестализации, выдержки и последующем охлаждении с печью. Этот вид отжига применяют как промежуточную операцию для снятия наклепа между операциями холодного деформирования.

Низкотемпературный отжиг

Низкотемпературный отжиг(высокий отпуск) применяют для снижения твёрдости у легированных сталей после прокатки. Сортовой прокат нагревают до темперптуры 650...700 º С в течении 3...15ч с последующим замедленным охлаждением.

Отжиг II рода (фазовая перекристализация)

Основан на использовании диффузионных фазовых превращений при охлаждении металов и сплавов. При фазовой перекристализации измельчается зерно и устраняются некоторые дефекты структуры. В большенстве случаев отжиг является подготовительной термической обработкой.

Полный отжиг

Основные цели Полного отжига: устранение пороков структуры, возникающих при предыдущей обработке, снижение твёрдости стали перед обработкой резанием и снятие внутренних напряжений. Заключается в нагреве доэвтектоиодной стали на 30...50 º С выше точки Ас3, выдержки до полного завершения фазовых превращеий и последующем медленном охлаждении.

Неполный отжиг

Неполный отжиг отличается от полного тем, что сталь нагревают до более низкой температуры (немного выше точки Ac1) и далее также следует медленное охлаждение. Неполному отжигу подвергают в основном заэвтектоидные углеродистые и легиро¬ванные стали с целью получения зернистой формы перлита вместо пластинчатой.

Изотермический отжиг

Изотермический отжиг состоит в нагреве стали (обычно легированной) до температуры выше Ас3, последующем охлаждении до температуры, лежащей ниже точки Аг1 (обычно 650...680 °С). При этой температуре назначают изотермическую выдержку 3...6 ч, необходимую для полного распада аустенита, после чего следует ускоренное охлаждение на воздухе. Преимущество такого отжига — сокращение длительности процесса термообработки.

Нормализация

Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку Ас3 на 40...50 °С, заэвтектоидной выше Аст на 40...50 °С, непродолжительной выдержке для прогрева садки и охлаждении на воздухе. Ускоренное охлаждение на воздухе приводит к распаду аустенита при более низких температурах, что повышает дисперсность феррито-цементитной структуры и увеличивает твердость и прочность нормализованной средне- и высокоуглеродис той стали по сравнению с отожженной. Для отливок из среднеуглеродистой стали нормализацию применяют в качестве окончательной операции термической обработки вместо закалки с высоким отпуском.

Закалка и отпуск стали

Закалка

Закалку разделяют на полную и неполную. Полная закалка заключается в нагреве стали на 30...50 °С выше Ас3 или Асm, а неполная — выше Ac1, выдержке для завершения фазовых превращений и последующем охлаждении со скоростью выше критической. Закалка не является окончательной операцией термической обработки. Чтобы уменьшить хрупкость и напряжения, вызванные закалкой, и получить требуемые механические свойства, сталь после закалки обязательно подвергают отпуску. Инструментальную сталь подвергают закалке и отпуску для повышения твердости, износостойкости и прочности, а конструкционную сталь — для повышения прочности, твердости, получения достаточно высокой пластичности и вязкости; для ряда деталей также и высокой износостойкости.

Охлаждающие среды для закалки

Охлаждение при закалке должно обеспечивать необходимую прокаливаемость и не дол¬жно вызывать закалочных дефектов: трещин, деформаций, ко¬робления и высоких растягивающих остаточных напряжений в поверхностных слоях.

Скорость охлаждения выше критической скорости закалки должна быть в интервале температур Аr1...Мn для подавления распада переохлажденного аустенита в области перлитного и проме¬жуточного превращений и замедленного охлаждения в интервале температур мартенситного превращения Мn...Мk. Высокая скорость охлаждения в мартенситном интервале температур нежелательна, так как ведет к резкому увеличению уровня остаточных напряжений и даже к образованию трещин. Для регулирования скорости охлаждения закаливаемой заготовки применяют различные среды — воду, водные растворы солей и щелочей, масло и даже воздух. Кроме того, часто используют их подогрев, что снижает скорость охлаждения.

Закаливаемость и прокаливаемостъ стали

Под закаливаемостью понимают способность стали повышать твердость в результате закалки. Закаливаемость стали определяется содержанием в ней углерода. Чем больше в мартенсите углерода, тем выше его твердость. Легирующие элементы оказывают относительно небольшое влияние на закаливаемость.

Под прокаливаемостъю понимают способность стали получать закаленный слой с мартенситной или троостомартенситной структурой и высокой твердостью на ту или иную глубину. Прокаливаемость определяется критической скоростью охлаждения, зависящей от состава стали.

Закалка при непрерывном охлаждении

Охлаждение при закал¬ке наиболее просто осуществляется погружением закаливаемой детали в жидкую среду (воду или масло), имеющую температуру 20...25 °С. Однако в некоторых случаях для уменьшения деформации (коробления) деталей или для предотвращения образования трещин условия охлаждения усложняют.

Закалка в двух средах

После нагрева под закалку деталь погружается на определенное время в воду, в результате чего достигается быстрое прохождение тем¬пературного интервала минимальной устойчивости аустенита, а затем деталь переносится в более мягкую охлаждающую среду, обычно в масло.

Ступенчатая закалка

При ступенчатой закалке деталь, нагре¬тую до температуры закалки, переносят в жидкую среду, нагретую на 50...100 °С выше температуры начала мартенситного превращения Мн закаливаемой стали, и выдерживают небольшое время, необходимое для выравнивания температуры по сечению, а затем окончательно охлаждают на спокойном воздухе.

Изотермическая закалка

В некоторых случаях после закалки на мартенсит и последующего отпуска не удается получить достаточной прочности и вязкости. В этом случае применяют изотермическую закалку на нижний бейнит, с получением необходимых свойств. При изотермической закалке нагретую деталь переносят в ванну с расплавленными солями, нагретую на 50... 100 °С выше температуры начала мартенситного превращения Мн, и выдерживают при этой температуре до завершения превращения аустенита в бейнит и затем охлаждают на воздухе.

Обработка холодом

Обработкой холодом называют охлаждение закаленных деталей до температуры, меньшей 20...25 °С. Обработке холодом подвергают закаленные легированные стали, для которых температура конца мартенситного превращения Мк значительно ниже температуры 20...25 °С. Вследствие этого, после охлаждения до этой температуры, наряду с мартенситом, в структуре оказывается значительное количество остаточного аустенита. Остаточный аустенит понижает твердость закаленной стали и может вызвать нестабильность размеров готовых деталей, так как будучи нестабильной фазой способен к распаду при низкой температуре с малой скоростью. Для стабилизации размеров закаленных изделий и повышения их твердости проводится охлаждение ниже температуры Мк, в процессе которого аустенит превращается в мартенсит. При обработке холодом в качестве охлаждающей среды применяют жидкий азот. Остаточный аустенит в процессе выдержки при температуре 20...25 °С несколько стабилизируется, поэтому обработку холодом следует проводить сразу после закалки.

Отпуск стали

Отпуск заключается в нагреве закаленной стали до температуры ниже Ас1, выдержке при заданной температуре и последующем охлаждении с определенной скоростью. Отпуск является окончательной операцией термической обработки, в ре¬зультате которой сталь получает требуемые механические свойства. Кроме того, отпуск полностью или частично устраняет внутренние напряжения, возникающие при закалке. Эти напряжения снимаются тем полнее, чем выше температура отпуска. Основное влияние на свойства стали оказывает температура отпуска. Различают три вида отпуска.

Низкотемпературный отпуск

Низкотемпературный (низкий) отпуск проводят с нагревом до 250 °С. При этом снижаются внутренние напряжения, мартенсит закалки переходит в отпущенный мартенсит, повышается прочность и немного улучшается вязкость без заметного снижения твердости. Закаленная сталь (0,5... 1,3 % С) после низкого отпуска сохраняет твердость в пределах 58...63 HRCэ, а следовательно, высокую износостойкость. Однако такое изделие не имеет вязкой сердцевины и не выдерживает значительных динамических нагрузок.

Низкотемпературному отпуску подвергают режущий и измери¬тельный инструмент из углеродистых и низколегированных сталей, а также детали, претерпевшие поверхностную закалку, цементацию, цианирование или нитроцементацию. Продолжительность отпуска обычно составляет 1 ...2,5 ч, а для изделий больших сечений и измерительных инструментов назначают более длительный отпуск.

Среднетемпературный отпуск

Среднетемпературный(средний) отпуск выполняют при 300...500 °С и применяют, главным образом, для пружин и рессор, а также для штампов. Такой отпуск обеспечивает высокий предел упругости, предел выносливости и релаксационную стойкость. Структура стали после среднего отпуска — троостит от¬пуска или троосто-мартенсит; твердость стали 40...50 HRCэ Температуру отпуска надо выбирать таким образом, чтобы не вызвать необра¬тимой отпускной хрупкости.

Высокотемпературный отпуск

Высокотемпературный (высокий) отпуск проводят при 500...680°С. Структура стали после высокого отпуска — сорбит отпуска. Высокий отпуск создает наилучшее соотношение прочности и вязкости стали.

Поверхностная закалка стали

При поверхностной закалке на некоторую, заданную глубину закаливается только поверхностный слой, тогда как сердцевина изделия остается незакаленной. Основное назначение поверхностной закалки: повышение твердости, износостойкости и предела выносливости обрабатываемого изделия. Сердцевина изделия остается вязкой и воспринимает ударные нагрузки. В практике более часто применяют поверхностную закалку с индукционным нагревом током высокой частоты (ТВЧ). Этим способом закаливают такие детали, как зубчатые колеса электровозов и тепловозов, шейки коленчатых валов, валики рессорного подвешивания, торцы рельсов и др.

  Химико-термическая обработка стали

Химико-термической обработкой называют поверхностное насыщение стали соответствующими элементами (например, углеродом, азотом, алюминием, хромом и др.) путем диффузии в атомарном состоянии из внешней среды при высокой температуре. Химико-термическая обработка заключается в нагреве изделия до заданной температуры в твердой, газовой или жидкой среде, легко выделяющей диффундирующий элемент в атомарном состоянии, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении. В отличие от термической обработки химико-термическая обработка изменяет не только структуру, но и химический состав поверхностных слоев, что позволяет в более широких пределах менять свойства стали.

Процесс химико-термической обработки состоит из трех элементарных стадий:
1) выделения диффундирующего элемента в атомарном состоянии в результате реакций, протекающих в насыщающей среде; 
2) контактирования атомов диффундирующего элемента с поверхностью стального изделия и проникновения (растворения) в решетку железа (адсорбция); 
3) диффузии атомов насыщающего элемента в глубь металла.

Оставьте нам сообщение

Обратная связь

Спасибо за сообщение!