>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

Учебное пособие

Слесарное дело

§ 3. Отжиг и нормализация

Отжигом называется операция термической обработки, при которой путем нагрева, выдержки и последующего медленного охлаждения в стали образуется устойчивая структура, свободная от остаточных напряжений.

Различают следующие основные виды отжига.

Полный отжиг применяют с целью получения мелкозернистой структуры, снятия внутренних напряжений, сталь становится мягкой и вязкой. Полный отжиг осуществляется путем нагрева стали на 30—50° выше линии GSK (точка Ас₃) (рис. 23), выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения вместе с печью. Время выдержки при нагреве должно быть достаточным для прогрева изделий по всему сечению.

Рис. 23. Оптимальные интервалы нагрева стали для отжига, нормализации, закалки и отпуска

Неполный отжиг применяют для снятия внутренних напряжений, снижения твердости и улучшения обрабатываемости стали. Детали при таком отжиге нагревают на 30—50°С выше линии PSK (точки Ac₁), выдерживают при этой температуре и медленно охлаждают. Неполному отжигу подвергают стали с содержанием углерода более 0,8%.

Изотермический отжиг заключается в нагреве стали на 30—50°С выше точки Ас₃ (конструкционные стали) или выше точки Ас₁ на 50—100°С (инструментальные стали), охлаждении до температуры ниже точки Аr₁; на 30—100°С и выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе.

Основное преимущество изотермического отжига состоит в том, что он позволяет сократить длительные циклы, применяемые при указанных отжигах изделий из легированной стали, которые требуют очень медленного охлаждения для снижения твердости.

Диффузионный отжиг применяют для выравнивания химического состава слитков из легированных сталей и крупных фасонных стальных отливок.

При диффузионном отжиге сталь нагревают до высокой температуры (1050—1150°С), выдерживают при этой температуре 10—15 ч, а затем медленно охлаждают в печи.

Низкотемпературный отжиг применяют для снятия внутренних напряжений, например у навитых холодным способом пружин для клапанов. Этот отжиг осуществляют путем нагрева детали до температуры 300—400°С.

Отжиг на зернистый перлит применяют для сталей, содержащих более 0,65% углерода, с целью понизить их твердость и улучшить обрабатываемость резанием. Сталь медленно нагревают до температуры 740°С, выдерживают при этой температуре 3—5 ч, затем медленно охлаждают до температуры ниже точки Ar₁

Рекристаллизационный или низкий отжиг применяют для исправления искажений кристаллической решетки, полученных при холодной прокатке, волочении или холодной штамповке. Отжиг производят нагреванием стали до температуры ниже точки Ась (650—680°С) с выдержкой при этой температуре и медленным охлаждением, в результате чего вместо деформированной (вытянутой) структуры получают мелкозернистую, равноосную, мягкую и вязкую структуру.

Нормализацией называется операция нагрева стали на 30—50°С выше линии GSE (точки Ас₃ — для конструкционной стали или Ас_m — для инструментальной стали) с выдержкой при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе.

Нормализации подвергаются штампованные и кованые заготовки как из углеродистой, так и легированной стали. Цель нормализации— улучшение микроструктуры стали, повышение механических свойств и подготовка к последующей термической обработке. Нормализацией можно исправить структуру после ковки и штамповки деталей, уничтожить перегрев после сварки деталей и снять напряжения в сварном шве. После нормализации отливки имеют высокий предел текучести и прочности, а также повышенную ударную вязкость. Для некоторых марок углеродистых и специальных сталей нормализация является окончательной операцией термической обработки, так как в результате нормализации эта сталь приобретает требуемые свойства.