HomeСталь, сплавы › Виды термической обработки стали и чугуна

Виды термической обработки стали и чугуна

Виды термической обработки стали и чугунаВ зависимости от требований, предъявляемых к изделию, термическая обработка подразделяется на пять основных видов: отжиг без фазовых превращений в структуре металла, или рекристаллизация; отжиг, и нормализация с перекристаллизацией, или структурными превращениями; закалку, отпуск, химико-термическую обработку.

 

Отжиг без фазовых превращений. Этот вид термической обработки заключается в нагревании изделия до температуры ниже критической (600-700° С), в выдержке при этой температуре для равномерного прогревания изделия и медленном охлаждении вместе с печью.

 

Такой отжиг применяют после холодной деформации стали, в результате которой зерна стали вытягиваются в направлении деформации, т. е. преимущественно в одном направлении. В металле создается напряженное состояние, твердость и прочность повышаются, а пластичность падает. Такое явление называют наклепом. Чтобы повысить пластичность стали, ее нагревают до температуры 600-700° С.

 

В результате напряженное состояние металла снимается, зерна стали восстанавливают свою первоначальную форму и пластические свойства, происходит рекристаллизация.

Отжиг и нормализация с перекристаллизацией. Этот вид термической обработки заключается в нагревании доэвтектоидных сталей до температуры выше линии GS (см. рис. 13) на 30-50° С, а заэвтектоидных сталей — выше линии РК на 30-50° С, в выдержке при этих температурах и медленном охлаждении вместе с печью.

 

Цель этого отжига — снижение твердости стали, повышение пластичности и вязкости, улучшение обрабатываемости резанием и измельчение зерна металла. Измельчение зерна происходит следующим образом. При температурах выше линии РК происходит эвтектоидное превращение — перлит перекристаллизуется в аустенит. Зерна аустенита зарождаются в перлите на границе между ферритом и цементитом.

 

Таким образом, зерен аустенита образуется значительно больше, чем зерен перлита, но по размерам они мельче зерен перлита. При охлаждении из мелких зерен аустенита образуются мелкие зерна перлита, т. е. структура стали измельчается и механические свойства повышаются.

 

Нормализация отличается от отжига тем, что охлаждение изделия происходит на воздухе, следовательно, быстрее, чем при отжиге. Структура стали получается более мелкозернистая, поэтому механические свойства — твердость и прочность — будут выше. Нормализация в сравнении с отжигом более экономична, потому что не требует охлаждения вместе с печью. Большинство сталей поставляется металлургическими заводами после нормализации.

 

Закалка. Чтобы повысить твердость стали, производят ее закалку. Закалка заключается в нагревании изделий из доэвтектоидных сталей до температур выше линии GS на 30-50° С, а из заэвтектоидных сталей до температур выше линии РК на 30-50° С, в выдержке при этих температурах с последующим очень быстрым охлаждением.

При закалке твердость стали повышается следующим образом. Сталь нагревается до аустенитного состояния. В аустените — твердом растворе углерода в у-железе-* углерода растворяется больше, чем в феррите — твердом растворе углерода в железе.

Происходит перекристаллизация ужелеза в железо. Во вновь образовавшемся а-железе количество растворенного углерода будет такое же, как в у-железе. Поэтому после закалки стали получается структура пересыщенного углеродом а-железа, в результате чего повышается твердость металла. Такая структура называется мартенситом. Твердость мартенсита НВ700.

 

Необходимая скорость охлаждения при закалке обеспечивается охлаждающей средой. Например, все углеродистые стали для получения мартенситной структуры охлаждают в воде. Легированные стали требуют меньшей скорости охлаждения, поэтому их охлаждают в масле или других средах в зависимости от количества легирующих элементов.

 

Отпуск. Отпуск заключается в нагревании закаленной стали до температуры ниже критической, выдержке при этой температуре и последующем охлаждении. Отпуск служит для снятия внутренних напряжений в изделии, которые возникают при закалке, а также для повышения пластических свойств у изделий после закалки.

 

Мартенсит, получаемый после закалки стали,- не-, устойчивая структура. Поэтому при нагревании: закаленного изделия до температур, значительно ниже критических, мартенсит разрушается, образуя механическую смесь феррита и цементита.,

 

Различают три вида отпуска: низкий, средний и высокий. Отпуск при температуре 200-250°С называется низким. Этому виду отпуска подвергают режущий инструмент для уменьшения хрупкости и снятия напряжений, при этом сохраняется высокая твердость. После низкого отпуска получается структура, называемая мартенситом отпуска.

Отпуск при температуре 400-450°С называют средним. При этих температурах мартенсит распадается на ферритоцементитную смесь более мелкодисперсную, чем перлит.

 

Такая структура называется тро-оститом отпуска. После среднего отпуска твердость понижается (НВ380-420), а прочность и вязкость будут очень высокими.

Отпуск при температуре 600-650° С называют высоким. При этих температурах мартенсит распадается также на ферритоцементитную смесь более крупного, грубого строения, чем троостит отпуска. Структуру, полученную после высокого отпуска, называют сорбитом отпуска. Высокий отпуск обеспечивает высокие пластические свойства, достаточно высокую прочность и небольшую твердость (НВ280-320).

Article Global Facebook Twitter Myspace Friendfeed Technorati del.icio.us Digg Google StumbleUpon Eli Pets

Comments are closed.