Виды термической обработки конструкционных сталей
Отжиг – нагрев выше линии А3 сталь переводится в аустенитное состояние, выдержка и медленное охлаждение в печи.
При отжиге получается однородная структура, отличающаяся высокой пластичностью и низкой прочностью, в наибольшей степени снимаются напряжения.
Нормализация – нагрев выше А3, выдержка и охлаждение на воздухе. Образуется мелкозернистая структура, в меньшей степени, чем при отжиге, снижается прочность, повышается пластичность и ударная вязкость, снижаются напряжения.
Закалка – нагрев выше А3 , выдержка и быстрое охлаждение в воде или в масле. В результате закалки образуется мартенсит, сильно повышается твердость и прочность, снижается пластичность и ударная вязкость. Возникают закалочные напряжения, которые могут вызвать образование холодных трещин.
Чем больше в стали углерода и других легирующих элементов, тем больше склонность стали к закалке. Чем больше содержание С, тем ниже температура нагрева под закалку и меньше должна быть скорость охлаждения. В воде охлаждают сталь, которая менее склонна к закалке, в масле – которая склонна.
Отпуск – нагрев ниже А1 , выдержка и охлаждение на воздухе. В результате отпуска снимается напряжение, происходит распад мартенсита, снижается твердость и прочность, повышается пластичность и ударная вязкость.
Отпуск бывает высокий ВО – 500-600 оС
средний СО – 400-500 оС
низкий НО – 300-400 оС
Чем выше температура отпуска, тем в большей степени происходят отмеченные ранее изменения.
Строение зон сварного соединения
I – металл шва МШ
II – зона термического влияния ЗТВ
III – основной металл ОМ
Тирз – температура интенсивного роста зерна.
Крупнозернистая структура отличается пониженной пластичностью и ударной вязкостью.
Мелкозернистая структура отличается повышенной пластичностью и ударной вязкостью.
Участок неполного расплавления (от температуры солидус до температуры ликвидус) обеспечивает неразрывную связь металла шва с основным металлом. Кристаллизация сварочной ванны начинается от оплавленных зерен основного металла. От размера оплавленных зерен будут зависить размеры кристаллической структура металла шва. участок перегрева или крупного зерна крупнозернистая структура отличается пониженной пластичностью и ударной вязкостью.
Участок перегрева или крупного зерна (от Тирс до Тс). Отличается пониженной пластичностью и ударной вязкостью, чем крупнее зерно тем ниже эти свойства.
Участок нормализации или мелкого зерна (от т. А3 до Тирс) отличающийся повышенной пластичностью и ударной вязкостью.
2-3 - Участки полной перекристаллизации. Исходная зернистая структура на 2 участке превращается в крупнозернистую, на 3 – наоборот в мелкозернистую.
Участок неполной перекристаллизации (от т. А1 до А3) состоящий из исходных зерен феррита и новых мелких зерен перлита.
Участок рекристаллизации или отпуска (участок разупрочнения) (от температуры 500 оС до А1)
Участок рекристаллизации наблюдается при сварке холодно-деформированной (наклепанной) стали. Из раздробленных зерен вырастают новые зерна. После рекристаллизации снижается твердость, прочность, повышается пластичность, ударная вязкость. Происходит снижение прочности – разупрочнение.
Участок отпуска наблюдается при сварке термически обработанной, т.е. закаленной стали. В результате отпуска снижается твердость и прочность повышается пластичность и ударная вязкость.
Для литой и отожженной стали изменения структуры на этом участке не происходит.
Участок старения или синеломкости (от 200 до 500 оС). Наблюдается особенно при сварке кипящих сталей, т.к. она не раскислена, в ней больше [FeO]. когда кипящая сталь нагревается от 200 до 500 оС тогда кислород выделяется из твердого раствора, образуя оксидные неметаллические включения. Металл охрупчивается, снижается пластичность и ударная вязкость.
При больших скоростях охлаждения на 2 и 3 участке возможна полная закалка, т.е. образование мартенсита. На 2 –ом – крупноигольчатый мартенсит, на 3-ем – мелкоигольчатый, на 4 участке возможна неполная, частичная закалка.
Вывод: сварное соединение представляет собой совокупность участков металла, прошедших разную металлургическую и термическую обработку.