| Главная |
| Поиск по сайту |
Адрес этой страницы' ?>
<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>
10. ОТЖИГ И НОРМАЛИЗАЦИЯ. Диффузионный отжиг. Полный отжиг.
Отличительной особенностью операции отжига является замедленное охлаждение. При нормализации охлаждение проводится на воздухе. В зависимости от того, какие требуется получить свойства стали, применяют различные виды отжига:
1) диффузионный отжиг,
2) полный отжиг,
3) неполный отжиг,
5) рекристаллизационный отжиг,
Рассмотрим, какие происходят изменения в структуре и свойствах при каждом из этих видов отжига.
Диффузионный отжиг. Такой отжиг называют иногда гомогенизирующим. Слово гомогенный означает однородный. Слитки, особенно из легированной стали, имеют неоднородное строение. Углерод и железо образуют с легирующими элементами химические соединения — карбиды. Вследствие этого легирующие элементы оказываются неравномерно распределенными по объему стали: в местах образования карбидов их больше. Возникает неоднородность стали, называемая карбидной ликвацией. Кроме того, в образующихся при затвердевании слитка кристаллах (они имеют древовидную форму и потому называются дендритами) возникает химическая неоднородность.
Содержание тугоплавких легирующих элементов, таких как хром, вольфрам, ванадий, в средней части дендрита больше, чем по краям. Такая химическая неоднородность носит название дендритной ликвации. Для выравнивания химического состава слиток нагревают до высокой температуры, при которой атомы элементов приобретают высокую подвижность. Благодаря этому происходит перемещение атомов из мест с большей концентрацией к местам с меньшей концентрацией. В результате такой диффузии и происходит выравнивание химического состава. Отсюда и название диффузионный отжиг. Чтобы ускорить диффузию, нагрев проводят до очень высокой температуры (1100-1200°С). Длительность всей операции достигает 100 ч и более, поэтому такой отжиг сравнительно редко применяют в производстве.
Полный отжиг. Такой отжиг осуществляется путем нагрева стали до температуры выше Ас3, т. е. до аустенитного состояния, с последующим замедленным охлаждением. Он применяется для конструкционных сталей с целью получения однородной мелкозернистой структуры, снижения твердости, повышения пластичности и устранения внутренних напряжений. Например, при изготовлении стальных отливок получается очень грубая крупнозернистая структура (рис. 27).
Рис. 27. Крупнозернистая структура литой стали
Полный отжиг можно применить для измельчения зерна. При изготовлении поковок получается неоднородная структура: в тонких сечениях, где обжатие было большим, зерно получается мелким, а в крупных сечениях, где обжатие было незначительным, структура более крупнозернистая. Для получения однородной структуры по всему объему поковки также применяют полный отжиг. Почему же при таком отжиге происходит измельчение структуры, и зерна по размерам получаются более однородными? Чтобы уяснить это, проследим за структурными превращениями при нагреве и охлаждении. При нагреве стали выше температуры Ас3 перлит превращается в аустенит. Это кристаллизационный процесс. Он происходит путем образования в начальной стадии мельчайших зародышей кристалликов аустенита и постепенного их роста по мере повышения температуры. Следовательно, если нагрев проводить лишь немного выше температуры Ас3 (всего на 30—50°С), то вновь образовавшиеся кристаллы аустенита остаются мелкими. В дальнейшем, при охлаждении ниже температуры Ас1 образуется однородная мелкозернистая структура ферритно-перлитного типа. При этом в пределах одного аустенитного зерна возникает несколько перлитных зерен, и поэтому перлит получается еще более мелкозернистым, чем аустенит, из которого он образовался.
Полный отжиг можно применять как предварительную термическую обработку перед закалкой. Так как такой отжиг обеспечивает образование более однородной структуры, то и после закалки получаются более однородные свойства.