6.1.2 Основные виды предварительной термической обработки

стали

6.1.2.1 Отжиг

Отжигом называют нагрев стали до заданной температуры, выдержку и медленное (вместе с печью) охлаждение. В зависимости от марки стали скорость охлаждения колеблется в пределах от 150 до 30 градусов в час. После отжига получается наиболее равновесная структура.

Отжиг применяют:

для снятия внутренних напряжений;
получения минимальной твердости;
исправления структуры кованой, литой или перегретой стали;
устранения дендритной ликвации.

В зависимости от температуры нагрева различают следующие виды отжига:

1) Низкий отжиг. Температура нагрева ниже нижней критической точки А_с1 на 100 – 50 ^оС:

Т_н = А_с1 – (100 … 50) ^оС.

Нагрев не сопровождается фазовыми превращениями, поэтому структура таким отжигом не изменяется (исключение – рекристаллизационный отжиг после холодной пластической деформации). Отжиг низкий применяют для снятия внутренних напряжений.

2) Неполный отжиг. Температура нагрева лежит на 30 – 50 градусов выше нижней критической точки стали:

Т_н = А_с1 + (30 … 50) ^оС.

Нагрев сопровождается частичной фазовой перекристаллизацией и приводит к исправлению перлитной (П) составляющей. Избыточная структурная составляющая феррит не претерпевает изменений. Для доэвтектоидных сталей неполный отжиг применяется редко.

3) Полный отжиг. Температура нагрева лежит на 30 – 50 градусов выше верхней критической точки А_с3:

Т_н = А_с3 + (30 …50) ^оС.

Нагрев приводит к полной фазовой перекристаллизации и, как следствие, исправлению перегретой структуры. При нагреве выше точки А_с3 на 30 … 50 ^оС образуется мелкое аустенитное зерно (см. рисунок 6.1, а), из которого при охлаждении с малой скоростью (кривая 1 – рисунок 6.1, в) формируется мелкая ферритно-перлитная структура. Если нагреть сталь до более высоких температур, аустенитное зерно вырастет, из такого зерна после охлаждения образуется крупнозернистая ферритно-перлитная структура (рисунок 6.2).

а - нормальный нагрев; б – перегрев.

Рисунок 6.2 – Структурные изменения доэвтектоидной стали

при полной фазовой перекристаллизации

Полный отжиг снимает внутренние напряжения, смягчает сталь и полностью исправляет структуру. Применяют полный отжиг только для доэвтектоидных сталей, так как в заэвтектоидных сталях при медленном охлаждении образуется цементитная сетка вокруг перлитных зерен, что охрупчивает сталь.

6.2.2.2 Нормализация

Нормализацией называется процесс термической обработки, заключающийся в нагреве стали выше верхней критической точки А_с3,выдержке до полного образования аустенита (мелкозернистого) и охлаждении на спокойном воздухе. От полного отжига нормализация отличается ускоренным охлаждением (кривая 2 на рисунке 6.1). В этом случае распад аустенита происходит при более низких температурах (участок а'с'), нежели при отжиге (участок ас). Зерно у нормализованной стали мельче, а твердость выше, чем у отожженной.

6.2 Материалы и принадлежности

Образец перегретой (1100 ^оС в течение 30 мин) стали 40 для изменения твёрдости.
Образцы предварительно перегретой стали 40 после термической обработки по режимам, указанным в таблице 6.1, на твёрдость.
Штангенциркуль.
Твердомер ТК (Роквелл).
Коллекция микрошлифов (шесть образцов).

6.3 Порядок выполнения работы

Термическую обработку образцов перегретой стали выполняет лаборант. Студенты изучают структуру и твёрдость предварительно перегретой стали (образец № 1), затем структуру и твёрдость образцов № 2…6 после различных видов отжига и нормализации. На основании полученных результатов необходимо найти вид термической обработки, исправляющий перегрев стали.

6.4 Оформление отчета

6.4.1 Данные об исходном состоянии перегретых образцов

Марка стали …

Химический состав …

Критические точки А_С1 =…

А_С3 =…

Размеры и форма образцов …

Микроструктура (240) перегретой стали, образец 1: