- •Введение
- •1. Строение и свойства материалов
- •1.1. Классификация материалов
- •Плазма газ жидкость твердое тело
- •1.2. Кристаллическое строение материалов
- •1.3. Дефекты кристаллического строения
- •1.3.1. Точечные дефекты
- •1.3.2. Линейные дефекты
- •1.3.3. Поверхностные и объемные дефекты
- •1.4. Свойства материалов и методы их испытаний
- •2. Кристаллизация металлов и сплавов
- •2.1. Гомогенная и гетерогенная кристаллизация
- •2.2. Строение металлического слитка
- •2.3. Выращивание монокристаллов
- •2.3.1. Получение монокристаллов из расплава
- •2.3.2. Получение монокристаллов из раствора
- •2.3.2. Получение монокристаллов из паровой фазы
- •2.4. Аморфные металлические сплавы
- •3. Деформация и разрушение металлов
- •3.1. Упругая и пластическая деформация
- •3.2 Деформация моно- и поликристаллов
- •3.3. Влияние температуры на структуру деформированного металла
- •4. Основы теории двойных сплавов
- •4.1. Строение сплавов
- •4.2. Диаграммы состояния двойных сплавов
- •4.3. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов
- •4.4. Углеродистые стали
- •4.5. Чугуны
- •5. Основы термической обработки стали
- •5.1. Основные превращения в стали
- •5.2. Отжиг стали
- •5.3. Закалка и отпуск
- •6. Поверхностное упрочнение деталей
- •6.1. Упрочнение методом пластической деформации
- •6.2. Упрочнение методом поверхностной закалки
- •6.3. Химико-термическая обработка
- •7. Легированные стали
- •7.1. Влияние легирующих элементов на структуру и свойства
- •7.2. Маркировка и классификация легированных сталей
- •7.3. Конструкционные стали
- •7.4. Инструментальные стали
- •7.5. Стали с особыми свойствами
- •8. Цветные металлы и сплавы
- •8.1. Титан и его сплавы
- •8.2. Алюминий и его сплавы
- •8.3. Магний и его сплавы
- •8.4. Медь и ее сплавы
- •8.5. Другие цветные металлы и сплавы
- •8.6. Материалы с памятью формы
- •9. Неметаллические и композиционные материалы
- •9.1. Полимеры
- •9.2. Пластмассы
- •9.3. Композиционные материалы
- •9.4. Керамические материалы
- •10. Материалы с особыми электрическими свойствами
- •10.1. Физическая природа электропроводности
- •10.2. Факторы, влияющие на удельное сопротивление
- •10.3. Материалы высокой проводимости
- •10.4. Сверхпроводящие металлы и сплавы
- •10.5. Материалы с высоким сопротивлением
- •10.6. Металлы и сплавы различного назначения
- •10.7. Материалы для припоев
- •11. Материалы с особыми магнитными свойствами
- •11.1. Классификация веществ по магнитным свойствам
- •11.2. Природа ферромагнитного состояния
- •11.3. Процессы намагничивания ферромагнетиков
- •Магнитная проницаемость, определяемая по формуле
- •11.4. Классификация магнитных материалов
- •11.4.1. Магнитомягкне материалы
- •Высокочастотные магнитомягкие материалы.
- •11.4.2. Магнитотвердые материалы
- •Заключение
- •Литература
- •Оглавление
5.2. Отжиг стали
Отжиг – это нагрев стали выше температуры фазового превращения с последующим медленным охлаждением (вместе с печью).
Отжиг является разупрочняющей термической обработкой. Режим назначают в соответствии с диаграммами состояния и изотермического распада аустенита. Скорость нагрева тем выше, чем меньше легированность стали, однороднее структура, проще конфигурация детали. Оптимальное время нагрева – 1 мин на 1 мм сечения детали, время выдержки – 20 % от времени нагрева. Среда нагрева в печи оказывает на сталь различное действие: окисляющее (О2, СО2, Н2О); восстанавливающее (СО, СН4); обезуглероживающее (О2, Н2); науглероживающее (СО, СН4); нейтральное (азот, инертные газы).
Наиболее распространен полный и неполный отжиг. Сталь нагревается до температуры на 30–50 °С выше линии GSK на рис. 5.2, выдерживается до полного завершения структурно-фазовых превращений и очень медленно (20–100 °С/ч) охлаждается в печи.
Полный отжиг проводится для доэвтектоидных сталей с целью исправления их структуры при нагреве до однофазного аустенитного состояния. При нагреве образуется мелкозернистый аустенит, после охлаждения сталь имеет мелкозернистую структуру.
Неполный отжиг проводится для заэвтектоидных сталей при нагреве до двухфазного состояния. В структуре сохраняется цементит вторичный, который при отжиге приобретает сферическую форму (сфероидизация). Неполный отжиг обязателен для инструментальных сталей. Заэвтектоидную сталь нельзя подвергать полному отжигу (нагревать выше линии SE). При медленном охлаждении вокруг зерен перлита образуется цементитная сетка, которая охрупчивает сталь.
Диффузионный отжиг (гомогенизация) применяется для устранения внутрикристаллической ликвации и выравнивания химического состава сплава. При нагреве растворяются избыточные карбиды. В основе всех процессов лежит диффузия. Температура нагрева зависит от температуры плавления: Тн = 0,8·Тпл (1000–1100 °С). Длительность от 8 до 20 часов. Для устранения крупнозернистости после гомогенизации производится обыкновенный отжиг, или нормализация. Отжигу подвергают отливки, поковки, прокат из средне- и высокоуглеродистых легированных сталей с целью улучшения обрабатываемости резанием.
Циклический (маятниковый) отжиг применяют, если после неполного отжига цементит остается пластинчатым. После нагрева выше температуры АС1 следует охлаждение до 680 °С, затем снова нагрев до 750–760 °С и медленное охлаждение. В результате отжига получают зернистый цементит.
Рекристаллизационный отжиг применяется для снятия наклепа после холодной пластической деформации. Температура нагрева выбирается на 150–250 °С выше температуры рекристаллизации. Продолжительность зависит от габаритов изделия. Рекристаллизационный отжиг углеродистой стали производится при нагреве в пределах 600–700 °С.
Отжиг для снятия напряжений, возникающих в неравномерно охлаждающихся отливках и поковках, в сварных соединениях, в деталях после обработки резанием. Температура нагрева (160–700 °С) выбирается в зависимости от вида предыдущей обработки и находится в широком диапазоне. Продолжительность зависит от габаритов изделия.
Нормализация – разновидность отжига, при котором сталь нагревают до аустенитного состояния на 30–50 °С выше линии GSE с охлаждением на воздухе. Твердость и прочность после нормализации несколько выше, чем после отжига. Для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига. Для среднеуглеродистых сталей нормализацию или нормализацию с высоким отпуском применяют вместо закалки с высоким отпуском. При такой термообработке изделие меньше подвергается короблению, исключаются закалочные трещины.