Работа рассчитана на 2 академических часа.

Изучить данную тему и ответить на вопросы:

1. Что означает отжиг стали?

2. Какие виды отжига Вы знаете?

3. Что означает отжиг 1-го рода и чем он отличается от отжига 2-го рода?

4. Как называют неполный отжиг заэвтектоидных сталей, и какая при этом образуется структура?

5. Что называют нормализацией и что производит при нормализации стали?

6. В каких случаях возникают дефекты стали?

7. Как называется дефект, который вызывает повреждение границ зерен?

8. Какой эффект вызывает избыток окислительных газов в атмосфере печи?

Тема: Термическая обработка стали

Отжиг — разупрочняющая обработка. Основные цели отжига: п рекристаллизация стали (измельчение зерна), снятие внутренних напряжений, снижение твердости и улучшение обрабатываемости.

В большинстве случаев отжиг является подготовительной термической обработкой. Отжигу подвергают отливки, поковки, прокат.

В некоторых случаях отжиг является конечной термической обработкой, например отжиг крупных отливок.

Отжиг — это нагрев стали выше температуры фазовых превращений с последующим медленным охлаждением (обычно вместе _с печью).

При медленном охлаждении стали приближаются к фазовому и структурному равновесию. Структуры, полученные после отжига, указаны на диаграмме «железо — цементит*. После отжига сталь имеет низкие твердость и прочность.

Виды отжига. Различают отжиг 1-го и 2-го рода. Отжиг 1-го рода частично или полностью устраняет отклонения от равновесного состояния, возникшие при предыдущей обработке, причем его проведение не обусловлено фазовыми превращениями. Различают следующие разновидности отжига 1-го рода: диффузионный (отжиг гомогенизации), низкий и рекристаллизации.

Диффузионный отжиг . Этому виду отжига подвергают отливки и слитки из легированных сталей дня уменьшения дендритной ликвации. Металл нагревают до температуры 1100— 1200°С, так как при этом более полно протекают диффузионные процессы, необходимые для выравнивания химического состава в отдельных объемах стали.

Нагрев осуществляется со скоростью 100—150 град/ч, а продолжительность выдержки зависит от состава стали и массы садки. Охлаждение после диффузионного отжига медленное.

Чрезмерно длительные выдержки при гомогенизации нецелесообразны, так как они снижают производительность процесса и приводят к излишнему расходу электроэнергии (топлива). Повышение температуры отжига дает больший эффект, чем увеличение времени выдержки. Время выдержки при диффузионном отжиге колеблется от нескольких до Десятков часов (не считая времени прогрева). Повышением температуры можно сократить Длительность процесса.

После гомогенизации сталь имеет крупное зерно, которое измельчается при последующей обработке давлением или обычном полном отжиге.

Низкий отжиг. Если структура стали после горячей механической обработки хорошая и нет необходимости в перекристаллизации, а требуется только снять внутренние напряжения, то нагревают сталь несколько ниже Ас_г Нагрев осуществляют со скоростью 100—150 град/ч температуры 650—680°С, а после выдержки — охлаждение на во духе. Выдержка при температуре отжига составляет 0,5—1,0 ч тонну садки. Углеродистые и легированные стали подвергают ни кому отжигу перед обработкой резанием, волочением и т. д. Скорости нагрева и особенно охлаждения при низком отжиге должны быть небольшими, чтобы не возникли новые внутренние

термические напряжения.

Рекристаллизационный отжиг — это термическая обработка деформированного металла. Данный вид термической обработки применяют после холодной деформации для снятия наклепа.

Отжиг 2-го рода основан на использовании фазовых превращений. Существуют следующие виды отжига 2-го рода: полный жиг, неполный отжиг, изотермический отжиг.

Полный отжиг. При полном отжиге доэвтектоидная сталь нагревается выше Ас₃ на 30~50°С, выдерживается при этой температура до полного прогрева и медленно охлаждается. В этом случае ферритно-перлитная структура переходит при нагреве в аустенитную а затем при медленном охлаждении превращается обратно в феррит и перлит. Происходит полная перекристаллизация.

Основные цели полного отжига: устранение пороков структуры, возникших при предыдущей обработке металла (литье, горячей деформации, сварке и термообработке), разупрочнение сг перед обработкой резанием и снятие внутренних напряжений.

На практике скорость нагрева обычно близка к 100 град/ч, а и продолжительность выдержки колеблется от 0,5 до 1 ч на 1 т нагреваемого металла. Чрезмерное превышение температуры нагрева над' кой Ас₃ вызывает рост зерна аустенита, что ухудшает свойства стали Медленное охлаждение должно обеспечить распад аустенита. Легированные стали охлаждают значительно медленнее (10—100 гр: чем углеродистые (150—200 град/ч).

Неполный отжиг заключается в нагреве выше Ас_х и медленном охлаждении. При этом происходит частичная перекристаллизация — только перлита.

Неполному отжигу подвергают доэвтектоидные стали с целью снятия внутренних напряжений и улучшения обрабатываемости резанием в том случае, если предварительная горячая механическая обработка не привела к образованию крупного зерна (иначе не ходим полный отжиг).

Неполный отжиг заэвтектоидных сталей называется сфероидизирующим. В результате получают структуру зернистого перлита. Охлаждение при сфероидизации должно быть медленным, чтобы обеспечить распад аустенита на ферритно-карбидную смесь коагуляцию образовавшихся карбидов.

После изотермического отжига получается более однородная структура, что связано с выравниванием температуры по сечению Детали и превращением по всему объему одновременно. В том случае, если не допускаются окисление и обезуглероживание поверхностных слоев металла (холоднотянутый прокат — лента, проволока, прутки, детали под гальванопокрытия и т.п.), выполняется светлый отжиг (он может быть и 1-го и 2-го рода). Он осуществляется в печах с защитной атмосферой или вакуумных.

Нормализацией называется нагрев доэвтектоидной стали до температуры выше Ас₃, а заэвтектоидной — выше Ас_т на 50—60°С с Последующим охлаждением на воздухе. При нормализации происходит перекристаллизация стали, устраняющая крупнозернистую структуру, полученную при литье или ковке.

В результате охлаждения на воздухе распад аустенита на ферритно-цементитную смесь происходит при более низких температуру, а следовательно, повышается дисперсность смеси, полученная структура — сорбит.

Назначение нормализации различно в зависимости от состава Низкоуглеродистые стали подвергают нормализации вместо отжига Твердость при этом выше, чем при отжиге, но для низкоуглерод тых сталей ее значения достаточно низкие. При этом по сравнен отжигом улучшается качество поверхности при резании. ,'

Для среднеуглеродистых сталей нормализацию применяют вм; сто закалки и высокого отпуска (улучшения). Механические свойства при этом понижаются, но уменьшается деформация изделия по сравнению с получаемой при закалке и высоком отпуске.

Высокоуглеродистые (заэвтектоидные) стали подвергают нормализации с целью устранения цементитной сетки.

Нормализацию с последующим высоким отпуском (600-650' часто применяют для исправления структуры легированных стал вместо отжига.

Дефекты отжига и нормализации. Дефекты при отжиге могут возникать вследствие несоблюдения режимов нагрева и охлажден применения слишком высоких или слишком низких температур, чрезмерной продолжительности нагрева, из-за неподходящей атмосферы.

При слишком быстром нагреве, особенно изделий крупных размеров, в результате теплового расширения наружных слоев в середине изделия могут возникнуть большие растягивающие напряжения, вызывающие образование трещин. На опасность возникновения трещин необходимо обращать особое внимание при нагреве сталей с плохой теплопроводностью и высоким коэффициент теплового расширения, например аустенитных.

До достижения температуры отжига необходимо обеспечить выравнивание температуры, особенно для крупных изделий. Неравномерный нагрев приводит к неравномерной структуре и тем самым к получению различных механических свойств в разных сечениях изделия.

При слишком высоких температурах отжига и чрезмерно тельных выдержках происходит образование крупнозернистой структуры, называемой структурой перегрева. Перегрев стали возможен при нагреве слитков и заготовок для горячей деформации.

Перегрев характеризуется крупнокристаллическим блестящим изломом. Он может быть устранен отжигом с фазовой перекристаллизацией, нормализацией или улучшением (закалка с высокотемпературным отпуском).

Очень большой перегрев, кроме сильного роста зерна, мо вызвать повреждения границ зерен. Такой дефект называется «пережогом. Пережог характеризуется оплавлением и в связи с этим окислением металла по границам зерен и не может быть исправлен термической обработкой. Пережог является неисправимым браком,

Большее значение имеет атмосфера печи. Избыток окислительных газов в атмосфере (кислорода, водяного пара, углекислого газа и др.) вызывает окалинообразование и обезуглероживание.

Работа рассчитана на 2 академических часа.

Готовые работы высылать по адресу: lyuba.kozhevnikova.57@bk.ru

Дата добавления: 2020-11-29; просмотров: 48; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!