Термообработка

1. Введение

Отжиг I рода — это термообработка, которая устраняет частично (или полностью) всякого рода неоднородности и неравновесности, которые были внесены в металл при предшествующих операциях (мех. обработка, обработка давлением, литье, сварка).

В зависимости от исходного состояния стали отжиг может включать процессы гомогенизации, рекристаллизации и снятия остаточных напряжений. Эти процессы происходят независимо от того, протекают ли в сплавах при такой обработке фазовые превращения или нет. Поэтому отжиг I рода можно проводить при температурах выше или ниже температур фазовых превращений.

2. Гомогенизационный отжиг.

Основной целью гомогенизационного отжига являются — устранение последствий дендритной или внутрикристаллитной ликвации, которая может привести к :

1. Снижению пластичности, за счет выделения неравновесных хрупких фаз.

2. Уменьшению коррозионной стойкости и развитии электрохимической коррозии внутри сплава.

3. Анизотропии мех. свойств.

4. Снижению температуры солидуса.

5. Уменьшению температуры плавления, из-за которого происходит оплавление дендритов при дальнейшей обработке.

6. Отсутствию стабильности свойств.

Физико- химической основой гомогенизационного отжига является диффузия в твердом состоянии, по этому отжиг желательно проводить при более высоких температурах, чтобы диффузионные процессы, необходимые для выравнивания состава стали, проходили более полно.

Температура нагрева под отжиг колеблется в пределах (0. 85−0. 90) T_пл.

Выдержка будет определяться природой ликвирующих элементов. Так как гомогенизация интенсивно протекает в начальный период отжига (по мере выравнивания состава сплава градиент концентрации dC/dX уменьшается), то большие времена выдержки не применяются. Однако для некоторых металлов это время составляет десятки или сотни часов. Для уменьшения времени отжига нужно

1. Увеличить температуру

2. Изменить dC/dX, а для этого нужно изменить условия кристаллизации.

3. Загрузить в печь уже нагретые слитки.

Гомогенизирующий отжиг может вызвать ряд негативных побочных явлений:

1. Рост зерна аустенита, следовательно ухудшение мех. свойств.

2. Вторичная пористость и неоднородность.

3. Коагуляция избыточных фаз.

Поэтому гомогенизирующий отжиг является предварительной обработкой, после которой поводят полный отжиг, или обработку давлением, или отпуск при 670−680 градусах, или нормализацию.

Для устранения неоднородностей, вызванных холодной пластической деформацией применяют дорекристаллизационный и рекристаллизационный отжиг

При холодной деформации происходит:

1. Изменение формы и размеров кристаллов

2. Накопление в металле большого количества избыточной энергии, что в конечном итоге приводит к росту напряжений 1 и 2 родов.

Из-за этого: уменьшаются пластические характеристики, появляется анизотропия механических свойств, увеличивается электросопротивление и уменьшается коррозионная стойкость.

Все это можно попытаться устранить отжигом.

Дорекристаллизационный отжиг бывает смягчающим и упрочняющим.

Смягчающий отжиг используют для повышения пластичности при частичном сохранении деформационного упрочнения. Чаще всего его применяют в качестве окончательной операции, придающей изделию требуемое сочетание прочности и пластичности. Кроме того, можно уменьшить остаточные напряжения, стабилизировать свойства и повысить стойкость к коррозии. Для выбора режима дорекристаллизационного смягчающего отжига необходимо знать температуру начала рекристаллизации, при данной степени деформации.

Дорекристаллизационный упрочняющий отжиг применяют для повышения упругих свойств пружин и мембран. Оптимальную температуру подбирают опытным путем.

Рекристаллизационный отжиг используют в промышленности как предварительную операцию перед холодной обработкой давлением, для придания материалу наибольшей пластичности;как промежуточный процесс между операциями холодногодеформирования, для снятия наклепа; и как окончательную термообработку, для придания материалу необходимых свойств.

При выборе режима отжига нужно избегать получения очень крупного зерна и разнозернистости. Скорость нагрева чаще всего не имеет значения.

4. Отжиг, уменьшающий напряжения.

При обработке давлением, литье, сварке, термообработке в изделиях могут возникать внутренние напряжения. В большинстве случаев, они полностью или частично сохраняются в металле после окончания технологического процесса. Поэтому основная цель отжига — полная или частичная релаксация остаточных напряжений.

Причинами возникновения остаточных напряжений являются неодинаковая пластическая деформация или разное изменение удельного объема в различных точках тела, из-за наличия градиента температур по сечению тела.