4.2. Отжиг сталей, виды отжига

Отжиг заключается в нагреве стали выше критических температур (точек А_с1 или А_с3), выдержке при данной температуре и медленном охлаждении (обычно вместе с печью).

Цель отжига  устранить внутренние напряжения, измельчить зерно, придать стали пластичность перед последующей обработкой и привести структуру в равновесное состояние

Диффузионный отжиг (гомогенизацию) применяют для устранения дендритной ликвации в стальных слитках и отливках, для повышения пластичности и вязкости легированных сталей, что достигается за счет более благоприятного распределения избыточных карбидов в результате их частичного растворения и коагуляции. Схема технологического процесса включает нагрев до температуры примерно 1100 С, длительную выдержку (в течение 8…20 ч) и медленное охлаждение. Однако из-за высоких температур гомогенизации происходит рост зерна стали, поэтому требуется дополнительно проводить полный отжиг или нормализацию.

Рекристаллизационный отжиг применяют для снятия наклепа и повышения пластичности холоднодеформированной стали. Процесс включает нагрев до температур, превышающих порог рекристаллизации (650…760 С), выдержку в течение 0,5…1,5 ч и последующее медленное охлаждение. После такого отжига вытянутые в результате деформации зерна феррита становятся равноосными, а также происходит коагуляция и сфероидизация частиц цементита, в результате повышается пластичность сталей.

Отжиг для снятия остаточных напряжений применяют для стальных изделий после литья, сварки или механической обработки. Остаточные напряжения возникают из-за неравномерного охлаждения, неоднородности пластической деформации. Процесс включает нагрев до 160…700 С, выдержку в течение 2…3 ч и последующее медленное охлаждение. Выбор температуры зависит от вида предшествующей обработки: после резания  при 570…600 С, сварки  650…700, шлифования  160…180 С.

Для получения равновесной структуры с целью снижения твердости, повышения пластичности и вязкости стали, улучшения обрабатываемости, измельчения зерен отжиг проводят при температурах выше точек А_с3 или А_с1 и подразделяют на полный, неполный и изотермический.

Полный отжиг применяют для перекристаллизации всей структуры доэвтектоидной стали с целью измельчения зерна ферритной и перлитной составляющих и снятия остаточных напряжений. Сталь нагревают на 30…50 С выше точки А_с3, выдерживают при этой температуре и медленно охлаждают вместе с печью. Образовавшийся в процессе мелкозернистый аустенит обеспечит стали высокую вязкость и пластичность.

Неполный отжиг применяется для улучшения обрабатываемости резанием и получения зернистого перлита в структуре заэвтектоидных сталей. Он включает нагрев на 30…50 С выше точки А_с1, но ниже точки А_с3, выдержку и последующее медленное охлаждение.

Изотермический отжиг применяется для измельчения зерна, снижения твердости и снятия внутренних напряжений. При этом в 2…3 раза сокращается длительность технологического процесса, что особенно важно при отжиге больших поковок из легированных сталей. Схема технологического процесса включает нагрев деталей до температуры выше точки А_с3 на 20…30 С, выдержку и последующее сравнительно быстрое охлаждение до температур 680…620 С (ниже температуры точки А_r1 на 50…100 С) и выдержку при этой температуре до полного распада аустенита, после чего детали охлаждают на воздухе.

Изотермический отжиг приводит к получению более однородной феррито-перлитной структуры, так как температура по сечению изделия выравнивается и превращение по всему объему детали происходит при одинаковой степени переохлаждения. Поэтому изотермический отжиг применяется часто, особенно для легированных сталей.