Отжиг стали

Термическая обработка стального материала представляет собой его обработку, в ходе которой происходит нагревание для придания изделию определенных характеристик (уменьшение степени твердости, однородная структура для дальнейшей механической обработки, устранение участков с внутренним напряжением).

Полный отжиг стального изделия – это операция по термической обработке для выработки определенных свойств. Манипуляция может выступать промежуточным процессом или завершающим технологическим этапом. Назначение отжига стали может быть различным, например, уменьшение степени твердости или придание структуре однородности. В зависимости от температурных условий и времени обработки процедура делится на первый род, второй род, которые, в свою очередь, подразделяются на несколько категорий.

Специфика манипуляций

В зависимости от выбранного режима нагрева, изначального состояния металла, при такой обработке может возникать гомогенизация, устранение напряжения остаточного типа, снижение степени прочности, образование кристаллов. Эти процессы протекают при применении более высоких и низких пределов нагрева, при которых протекают различные трансформации. Цель — устранение различий в химических и физических свойствах, которая может возникнуть после закаливания или сварки.

Диффузная процедура (состояние гомогенизации)

Это виды отжига стали, которые подходят для изделий из марок легированного характера. Процедура дает возможность уменьшить неоднородность в виде кристаллов или дендритного типа. Такая неоднородность может привести к неблагоприятным реакциям. Перечислим их:

1. Хрупкость на изломе.
2. Неравномерные характеристики по определенным направлениям.
3. Излом со слоистой структурой.
4. Формирование трещин.
5. Уменьшение степени пластичности и параметров вязкости.

Приведем особенности процесса диффузии:

1. Применение повышенной температуры, что позволяет выровнять свойства металла в различных зонах.
2. Выдержка на протяжении 20 часов.
3. Быстрое снижение до 820 °С, после чего постепенное остывание на воздухе.

В итоге удается получить крупные кристаллы, которые далее можно измельчить под прессом или термическим методом.

Рекристаллизация

Этот способ позволяет получить отожженную сталь для дальнейшего изготовления заготовок после изменения формы. При такой процедуре сталь нагревается до режима, превышающего температуру рекристаллизации, далее происходит выдерживание и остывание. Температура, при которой происходит отжиг стали, зависит от концентрации углерода. Если она не превышает 0,2%, то не должна быть выше 700 градусов. Далее материал можно штамповать или прокатывать. Если концентрация углерода велика, температура повышается до 740 градусов, а период выдержки достигает полтора часа.

Устранение явления напряжения

Такая термическая обработка подходит для отливки, изготовления сварных конструкций, где формируется напряжение остаточного типа при неоднородном охлаждении, деформационных процессах. Напряжение приводит к различным неблагоприятным последствиям, например, к изменению заданных размеров, деформациям при хранении, перевозки и дальнейшем использовании.

Режимы отжига стали в таком случае предусматривают следующее:

1. Температура от 570 до 600 градусов для деталей с зубчатой структурой. Период выдержки – до трех часов после первичной обработки. Далее температурный режим составляет 160–180 градусов с продолжительностью выдержки до 2,5 часов после заключительных операций, выполняемых для устранения напряжения после шлифования.
2. Процедуры устранения дефектов в местах сварки выполняются при режиме 650–700 °С.

Манипуляции второго рода – процедуры с дальнейшей перекристаллизацией

Такой процесс применяется при термическом режиме выше предела начала трансформаций с определенными фазами. Рассмотрим его основные разновидности.

Полная форма

В этом случае материал выше критического режима А3 (то есть завершения процесса перекристаллизации). Сталь выдерживается до завершения трансформационного процесса, далее медленно охлаждается. При превышении критического значения структура сталей после отжига становится однофазной, в ней есть мелкое зерно для большей пластичности и вязкости. Если увеличить температуру, то зерно также становится больше, а это уменьшает свойства полуфабриката.

Режим термообработки стали зависят от ее разновидности и способа размещения в печи. Для предотвращения нежелательного окисления и потери углерода операция проводится в защитной среде. Быстрота остывания зависит от того, из какого именно сплава изготовлена деталь. Чем более устойчива сталь, тем медленнее должно быть охлаждение. Для составов с углеродом достаточно установить темп в 150 градусов каждый час, а вот для легированных материалов степень охлаждения не должна превышать 60 градусов за один час.

Полный отжиг используется для производства сортового металлопроката и фасонных материалов.

Изотермические манипуляции

Особенности нагрева в этом случае схожи с полной процедурой. Отличие заключается в том, что сталь быстро охлаждается ниже критического значения А1, на практике это 680 градусов. За период в течение 6 ч. материал распадается. Затем происходит последующее охлаждение изготовленных заготовок на воздухе.

Преимущество изотермического метода – экономия времени. Процедура хороша при работе с конструкциями, содержащими в себе примеси. При таком способе есть возможность получить идеальную однородность по всей поверхности.

Изотермический подход подходит для поковок, сортовых изделий с небольшими габаритами. Первый этап процедуры – нагревание металла до температуры около 900 градусов (именно в этом случае будет изменяться структура). На второй стадии деталь помещается в солевой раствор, где выдерживается температура около 600°С.

В результате удается выполнить такие задачи:

1. Существенные деформации при протяжке.
2. Предотвратить возможные повреждения при деформационных процессах.
3. Повысить устойчивость готового изделия.

Специфика низкотемпературного отжига стали

При такой процедуре изделия нагреваются чуть выше точки А1, что улучшает резку продукции-полуфабриката из сталей с высоким объемом углерода или материалов легированного типа.

Приведем этапы операции:

1. Нагрев до режима около 770 градусов. При таком подходе достигается рекристаллизация внутренней части стали. При этом внутренняя структура изделия становится сферической.
2. Снижение показателей до 600 градусов примерно на 1 градус каждый час. Чем больше элементов в составе сплава, тем более постепенным будет охлаждение.
3. Остывание в условиях комнатной температуры.

Процесс нормализации

Это промежуточный этап между закаливанием и отжигом, в ходе которого можно получить меньшие показатели хрупкости и большую степень твердости.

Температура при нагревании может превышать 50 градусов от критической точки, точный режим зависит от состава материала. Выдержка идет непродолжительное время, охлаждение осуществляется в условиях воздуха.

При таком процессе наблюдается изменение кристаллов, структура становится более мелкозернистой. Если в стали немного углерода, то нормализация помогает улучшить твердость, повысить производительность в ходе резки, сделать поверхность более качественной. В некоторых случаях эта операция может стать альтернативой закалке (это распространяется на конструкции легированного типа). Нагрев изделий, выполненных из сортового проката, выполняется при помощи электротока на высоких показателях частоты.

Маятниковый процесс

Использование перлита в виде зернистой формы достигается посредством маятникового отжига. После этой операции некоторые виды сталей приобретают свойства, подходящие для последующей резки. Значительно увеличивается скорость резки, качество поверхности также становится лучше. Эта разновидность обработки предназначена для заготовок перед штамповкой без термического воздействия или же перед волочением способом без нагревания. В итоге характеристики продукции существенно увеличиваются.

Такой способ обработки включает в себя несколько этапов нагрева выше критического порога А3 с дальнейшим постепенным остыванием до 700. Обычно проводится три подобных цикла, это позволяет получить фактуру в виде перлита со стопроцентной зернистостью. Заключительное остывание осуществляется на воздухе.

Таким образом, назначение отжига стали заключается в улучшении ее параметров для дальнейшей обработки, что в свою очередь увеличивает срок службы готового изделия. Манипуляция предусматривает несколько способов, у каждого свой режим температуры и другие особенности обработки.

Вам нужна надёжная сталь для реализации ваших промышленных проектов? Обратите внимание на продукцию компании «МОС ОБЛСТАЛЬ», лидера на рынке металлопроката с 2008 года. Мы специализируемся на производстве и поставке стали для самых разнообразных отраслей. Наши технологии позволяют нам гарантировать высокое качество нашей продукции, соответствующее строгим международным стандартам. Выбирая нас, вы выбираете надёжность и профессионализм.