Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Диаграммы изотермического превращения аустенита имеют большое теоретическое и практическое значение. Они просто и наглядно объясняют сложные процессы вторичной кристаллизации стали при любых скоростях охлаждения и позволяют определить время процесса — очень важный фактор, который отсутствует на диаграмме состояния железоуглеродистых сплавов. Пользуясь этими диаграммами, можно осуществлять современные прогрессивные методы термической обработки стали - изотермическую закалку и изотермический отжиг.
Глава VI. ОТЖИГ И НОРМАЛИЗАЦИЯ СТАЛИ.
ХАРАКТЕРИСТИКА ОТЖИГА И ЕГО НАЗНАЧЕНИЕ.
Отжигом называют такой вид термической обработки, когда сталь нагревают до определенной температуры, выдерживают при этой температуре некоторое время, а затем медленно охлаждают (чаще всего вместе с печью). В результате отжига в стали получаются равновесные структурные составляющие в соответствии с диаграммой состояния железоуглеродистых сплавов. С помощью отжига можно изменить форму и размеры зерен структуры стали, устранить неоднородность ее по химическому составу, уменьшить вредные внутренние напряжения, устранить наклеп и благодаря этому значительно улучшить свойства стали. Отжиг чаще всего является предварительной операцией термической обработки, цель которой либо устранение дефектов предыдущих операций (литья, ковки и др.), либо подготовка структуры для последующей обработки резанием или закалки. В зависимости от того какую цель преследует отжиг, устанавливают различные режимы его проведения (температуру нагрева, время выдержки, скорость охлаждения).
ОТЖИГ С ЦЕЛЬЮ ПОЛУЧЕНИЯ МЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРЫ.
Отжигу с указанной целью подвергают изделия (чаще всего из конструкционной стали), перегретые при обработке давлением или при термической обработке, а также литые. Мелкозернистое строение обеспечивает лучшую вязкость и пластичность стали и уменьшает опасность аварий и поломок изделия при эксплуатации. Чтобы получить мелкое зерно вместо крупного, нужно произвести перекристаллизацию стали, т. е. получить путем нагрева аустенит мелкозернистого строения. Из предыдущего известно, что в стали, нагретой до
48
критической температуры Асз , образуется мелкозернистый аустенит даже в том случае, если исходная структура была крупнозернистой. Отжиг для получения мелкозернистой структуры осуществляют следующим образом. Изделие нагревают до температуры А° + 30±50°, чтобы получить однородный по составу аустенит. После определенной выдержки при указанной температуре изделие охлаждают вместе с печью до температуры 200 - 500°. Дальнейшее охлаждение изделия до комнатной температуры можно производить на воздухе. Схема перекристаллизации стали при отжиге, представлена на рис. 55. При отжиге для получения мелкозернистой структуры следует тщательно контролировать температуру во избежание перегрева изделия. Известно, что при значительном увеличении температуры выше Асз аустенит получит крупнозернистое строение, и тогда цель отжига не будет достигнута. Температуры нагрева конструкционных углеродистых сталей при указанном отжиге приведены в табл. 5.
Таблица 5 Температуры нагрева конструкционной углеродистой стали при отжиге для получения мелкозернистой структуры.
Марка стали. Температура отжига, (в °)
Ст. 1, Ст. 2, Ст. 3, 10, 15 900-910
Ст. 4, 20, 25 860-880
Ст. 5, 30, 35 830-850
Ст. 6, 40, 45, 50 820 - 840
У стальных отливок процесс перекристаллизации протекает труднее, чем у кованой и катаной стали, поэтому выдержка стальных отливок при температуре отжига должна быть более длительной. Охлаждение их производится со скоростью 80—120° в час, т. е. несколько медленнее, чем кованых и катаных изделий, которые можно охлаждать со скоростью 100 — 200° в час. Если и при этих условиях не удается получить мелкозернистую структуру, то применяют двойной отжиг, причем первый отжиг производится при повышенной температуре (950°), а второй — при температуре, указанной в табл. 5. Механические свойства литой стали до и после отжига приведены в табл. 6.
Таблица 6. Изменение механических свойств литой стали, содержащей 0,4% углерода, в результате отжига для получения мелкозернистой структуры.
Состояние стали Предел прочности (в кг/мм2) Предел текучести (в кг/мм2) Удлинение (в %) Сужение (в %) Ударная вязкость (в кг/см2)
До отжига 55-60 28-32 10-12 15-20 2-4
После отжига 50-55 32-35 15-18 20-25 5-8
Из табл. 6 видно, что особенно благоприятное влияние отжиг оказывает на ударную вязкость стали. Микроструктура стали 35 до и после отжига показана на рис. 56.
Исходная
структура
Рис. 55. Схема перекристаллизации стали при отжиге для получения мелкозернистой структуры.
49
Рис. 56. Структура стали 35 (х 100): а - до отжига; б - после отжига.
В настоящее время при отжиге углеродистой стали широко используется метод быстрого нагрева изделий: рекомендуется нагревать изделия с наибольшей скоростью, которая может
быть достигнута. Высказываемые в литературе опасения о возможности появления трещин при ускоренном нагреве практически, как правило, не подтверждаются. Продолжительность отжига может быть сокращена также путем применения изотермического отжига, основанного на способности переохлажденного аустенита претерпевать превращения при постоянной температуре. При изотермическом отжиге изделия нагревают до требуемой температуры отжига (Асз + 20±30°) и после некоторой выдержки переносят в другую печь (или соляную ванну) с температурой 650 -680° или охлаждают в той же печи до указанной температуры. При температуре 650 - 680° изделия выдерживают в течение времени, необходимого для полного превращения аустенита в перлит.
