8.1.1 Отжиг первого рода

Отжигом первого рода называется нагрев металла, находящегося в неравновесном состоянии в результате предшествовавшей обработки (литья, обработки давлением, сварки и др.), для приведения его в термодинамически более устойчивое состояние. Фазовые превращения при этом обычно не протекают, а если они и наблюдаются, то не являются средством для достижения поставленных целей.

В зависимости от того, какие отклонения от равновесия устраняются, различают несколько видов отжига первого рода.

Диффузионный отжиг (гомогенизация) применяется для устранения химической неоднородности литой стали - дендритной ликвации, которая приводит к анизотропии механических свойств в катаном и кованом металле, понижению пластичности и вязкости.

Отжиг производится при высокой температура /1050 - 1150 °С/ с длительной выдержкой /12 - 20 ч/, охлаждение замедленное до 200 - 250°С. Общая длительность отжига достигает 80 - 100 ч. Диффузионному отжигу подвергаются слитки и крупные отливки из легированных сталей.

При диффузионном отжиге происходит сильный рост зерна. Для получения мелкозернистой структуры и повышения механических свойств отливки дополнительно подвергаются полному отжигу или нормализации, для слитков же такой обработки не требуется из-за последующей горячей пластической деформации.

Рекристаллизационным отжигом называется нагрев холоднодеформированной стали до температур 650 - 700°С с целью повышения пластических свойств, снижения твердости и прочности, то есть для устранения последствий наклепа.

Рекристаллизационному отжигу подвергаются холоднокатаные листы, калиброванные прутки, многие сорта проволоки и другие изделия, получаемые методами холодной пластической деформации.

Релаксационный отжиг (для снижения остаточных напряжений). Температура нагрева колеблется в широких пределах ниже А_С1, чаще – 200 - 700 °С. Применяется для снижения (не снятия!) внутренних напряжений, возникающих при обработке давлением, сварке, литье, обработке резанием, шлифовке и других технологических операциях. Основан на том, что при повышении температуры снижаются прочностные характеристики, в том числе и предел текучести. Поэтому при нагреве та часть внутренних упругих напряжений, которая оказывается выше снизившегося при нагреве предела текучести, релаксирует за счет протекания микропластической деформации.

8.1.2 Отжиг второго рода

Отжигом второго рода называется нагрев сплава выше температуры фазовых превращений с последующим медленным охлаждением для получения фазового и структурного состояния, близкого к равновесному.

Для стали нагрев производится выше критических точек А_С3, А_С1, А_Ссm (рис.8.2). Он сопровождается фазовой перекристаллизацией, чем и отличается от отжига первого рода. Вследствие этого при правильно выполненном режиме происходит измельчение зерна и повышение механических свойств стали по сравнению с исходным состоянием.

1 6 4,6 5 2 3 Отжиг 1 рода:

1. диффузионный;

2. рекристаллизационный;

3. релаксационный;

отжиг 2 рода:

4. полный;

5. неполный;

6. нормализационный

Рисунок 8.2 - Температура нагрева для различных видов отжига

Охлаждение производится вместе с печью (отжиг) или на воздухе (нормализационный отжиг). Благодаря медленному охлаждению (рис.6.2) состояние стали после термообработки приближается к равновесному. В доэвтектоидной стали структура состоит из феррита и перлита, в эвтектоидной - из перлита, в заэвтектоидной - из перлита и вторичного цементита. Сталь отличается высокой пластичностью, низкой прочностью и твердостью, хорошо обрабатывается резанием, свободна от остаточных напряжений.

Отжиг второго рода обычно является операцией предварительной термической обработки, то есть выполняется до обработки изделия резанием. Соответственно на машиностроительных заводах отжигу и нормализации подвергают различные заготовки: отливки, поковки, штампованные изделия, а на металлургических - листы, трубы, различные виды сортового проката, если их свойства в состояний проката не отвечают требованиям стандартов.

Если полученные в металле свойства соответствуют условиям службы готового изделия, отжиг и нормализация являются одновременно операциями окончательной термообработки.