Отжиг стали первого рода – где используют, разновидности, температура нагрева
Отжиг первого рода применяется к готовым изделиям и полуфабрикатам, которые подвергались механической обработке. Побочным эффектом механической обработки является изменение однородности структуры металла, повышаются показатели твердости, возникают внутренние напряжения. Нивелировать негативные последствия и вернуть металлу состояние, которое полностью соответствует заданным показателям, обеспечивающим требуемые эксплуатационные параметры конечного изделия.
Диффузионный (гомогенизационный) отжиг
Эта технология в основном применяется к слиткам легированных марок стали. Заключается в нагреве металла до температуры, превосходящей критические точки конкретной марки стали (температура может достигать 1200°C) с последующей выдержкой в данном температурном интервале в течении 15-20 часов. На следующем этапе осуществляется принудительное охлаждение за короткий период времени до температуры в пределах 800-820°C и оставлением металла для дальнейшего остывания естественным путем.
В результате многоступенчатого технологического процесса удается получить равновесную структуру металла, обеспечивающую однородность свойств по всему объему слитка. Данная термическая обработка устранить следующие негативные явления, которые нежелательны при дальнейшей обработке:
- снижение пластичности;
- сокращение вязкости;
- трещинообразование;
- излом (слоистый, хрупкий).
В рамках категории диффузионный отжиг могут выполняться технологические процессы, которые призваны добиться качественного улучшения внутренней структуры конкретной марки металла (высокотемпературный, в условиях защищенной среды охлаждения).
Рекристаллизационный отжиг стали
Технология применяется к стальным заготовкам (полуфабрикатам), прошедшим операцию холодной деформации (штамповка, волочение, прокат). В результате деформации металл теряет однородность и изменяет показатели твердости, которые могут иметь различия даже на небольших по площади участках поперечного, продольного сечения. Термический нагрев (от 680 до 740°C, в зависимости от марки стали), выдержка и последующее охлаждение до комнатных температур позволяет вернуть структуре металла равновесное состояние по всей площади.
Для снятия напряжений
Литье в формы, сварочные работы, резка металла приводит к возникновению зонально выраженных остаточных напряжений. Если оставить все как есть, полуфабрикат или готовое изделие будет подвержено деформации, изменениям первоначального размера в течении определенного периода времени. Принудительное снятие остаточного напряжения осуществляется методом нагрева металла до температур в диапазоне 570-700°C (зависит от марки стали, технических параметров полуфабриката, готового изделия), выдержкой в расчетном временном диапазоне и последующим охлаждением. Следует выделить необходимость проведения отжига для снятия напряжений деталей, имеющих критически важные показатели по форме и размеру. В процессе производства таких деталей, технологию рекомендуется выполнять после каждой технологической операции механической обработки.
Отжиг второго рода – процессы с фазовой перекристаллизацией
Данная методика направлена на достижение свойств металла, способствующих повышению обрабатываемости металла в последующих технологических операциях (резание, обработка давлением). Достигается это за счет фактора полного или частичного изменения структуры металла с формированием равновесных структур.
Технологические режимы процесса различаются в зависимости от марок металла и условий конечного результата, обеспечивающего получение свойств, оптимально соответствующих эксплуатационным режимам последующей обработки. Принято выделять несколько основных видов, в рамках которых могут варьироваться температурные режимы нагрева, временные интервалы выдержки при заданной температуре, охлаждение (естественное, принудительное, комбинированное).
Полный
Технологии полного отжига применяются в основном изделия из легированных и среднеуглеродистых сталей (поковки, фасонные отливки, сортовой прокат). Основные условия отжига включают обязательный нагрев металла до температуры, превышающей критические значения на 30-50°C, выдержку и постепенное охлаждение. В результате образуется мелкозернистая, однородная структура, характеризующаяся высокими показателями упругости и пластичности. Оптимальный режим включает в себя использование защитной среды для заготовки, предотвращающей процессы обезуглероживания и окисления металла.
Неполный отжиг
При неполном отжиге выполняют нагрев до температур в интервале 750-770°C, постепенное, регулируемое охлаждение в заданном временном диапазоне (2,0-2,5 часа) до температуры 600°C и последующее охлаждение на открытом воздухе до полного остывания. Легированные и углеродистые стали, прошедшие эту технологическую процедуру, характеризуются особенностями, улучшающих качество механической обработки металла методом резания.
Нормализационный отжиг
С технологической точки зрения, нормализационный отжиг является промежуточным звеном между процессами отжиганием и закалки. С одной стороны, данная технология позволяет повысить твердость стали до необходимых показателей, с другой, снизить хрупкость металла. В отдельных случаях эта процедура может выступать альтернативой технологии закалки. Эти особенности нормализационного отжига широко используется при производстве деталей, задействованных в различных областях машиностроения.
Этапы процесса стандартные – нагрев, выдержка, охлаждение в соответствии с техническими условиями производства. Отличительной особенностью являет тот факт, что нагрев может осуществляться с использованием токов высокой частоты.
Изотермический отжиг
Изотермический практически идентичен технологии полного отжига. Выделена данная технология в отдельный вид по изменению технологии выдержки. После нагрева металла до необходимой температуры осуществляется быстрое принудительное охлаждение до уровня нижней критической точки (600-650°C), после которого осуществляется выдержка уже на уровне этих температур и охлаждение. Именно ускоренное охлаждение до необходимого уровня позволяет сократить временные затраты на процессы формирования однородной структуры металла, без снижения качественных показателей. Изотермической обработке подвергают заготовки, детали небольших размеров, изготовленных их легированной стали.
.png "image2-min (1).png")
Одной из разновидностей изотермической технологии является патентирование. Это когда нагретую до необходимой температуры заготовку погружают в соли, температура которых составляет от 450 до 600°C.
Отжиг на зернистый перлит
Отжиг на зернистый перлит (альтернативное название «маятниковый») направлен на изменение структуры металла, а конкретнее, преобразование пластинчатой структуры цементита в мелкодисперсную, зернистую структуру. Это позволяет повысить показатели пластичности металла, снизить параметры твердости. Металл, прошедший этот процесс на зернистый перлит, характеризуется улучшенными свойствами, облегчающие и повышающие эффективность обработки металла резкой.
Процедура может проходить по двум направлениям, каждое из которых обеспечивает получения нужного конечного результата. В одном случае, первая стадия процедуры осуществляется в непрерывном режиме, но при этом в определенные временные промежутки изменяется температура нагрева (выше и ниже линии PSK на 30-40 градусов). Количество периодов изменения температурных режимов определяется техническими условиями. Во втором, температура повышается на заданный уровень и в течении 6 часов заготовка выдерживается в данном температурном режиме. Охлаждение выполняется постепенно. Средой охлаждения могут выступать воздух, масло.
Разработаны и разрабатываются различные технологии отжига на зернистый перлит. Это связано с тем, что данная технология позволяет существенно снизить экономические и производственные затраты в производственных циклах, связанных с необходимостью обработки заготовок или готовых деталей из сталей различных марок.