Отжиг и нормализация стали

Обсуждение материалов и технологий их обработки
Аватара пользователя
Predator
Мастер
Сообщения: 2841
Зарегистрирован: 30 авг 2014, 20:14
Репутация: 1577
Настоящее имя: Александр
Страна: Россия
Контактная информация:

Отжиг и нормализация стали

#21 

Сообщение Predator » 05 фев 2016, 11:35

Отжиг

Отжиг — это первичная операция термической обработки, при которой стали нагревают до определенных температур, выдерживают при этих температурах и затем медленно охлаждают вместе с печью.

Цели и назначение отжига так же разнообразны, как и выполнение. Отжиг применяют для снятия внутренних напряжений, повышения механических свойств металла, улучшения обрабатываемости режущим инструментом, снижения твердости и для подготовки структуры к дальнейшей термической обработке.
В зависимости от температуры нагрева и назначения различают следующие виды отжига: полный, неполный, отжиг на зернистый перлит, изотермический, диффузионный и т. д.

Полный отжиг

Полный отжиг осуществляется главным образом после горячей механической обработки и литья углеродистых и легированных сталей. Основной целью полного отжига кованых и литых деталей является измельчение зерна, смягчение металла для улучшения его обработки режущим инструментом и устранение внуренних напряжений. Это достигается нагревом, не превышающим 20-40°С верхней критической точки АСз, и медленным охлаждением.

Температуру нагрева для деталей, изготовленных из углеродистых сталей, определяют по диаграмме состояния, а для легированных сталей - по положению их критической точки АСз, имеющейся в справочных таблицах.

Время выдержки при температуре отжига обычно складывается из времени, необходимого для полного прогрева всей массы деталей, и времени, нужного для окончания структурных превращений. После отжига сталь медленно охлаждают вместе с печью. Детали, изготовленные из углеродистой стали, охлаждают со скоростью 180-200°С в час, из низколегированных сталей - со скоростью 90-100°С в час, из высоколегированных - со скоростью примерно 50°С в час. Высоколегированные стали целесообразнее подвергать изотермическому отжигу.

В результате полного отжига деталей, изготовленных из доэвтектоидной углеродистой стали, получается пластинчатый перлит, а зерна феррита располагаются в виде разорванной сетки.

Структура фасонных литых деталей, изготовленных из стали с содержанием углерода от 0,15 до 0,45%, обычно неоднородна, т. е. состоит из очень крупных и мелких зерен, а механические свойства такой стали неудовлетворительны. Поэтому для повышения механических свойств, измельчения зерна и снятия внутренних напряжений литые детали нужно обязательно подвергать полному отжигу.

Неполный отжиг

Если до отжига структура стали была удовлетворительная, но сталь обладает повышенной твердостью и в деталях имеются внутренние напряжения, то целесообразнее применять неполный отжиг. Детали при таком отжиге нагревают при температуре, немного превышающей точку ACl. Неполный отжиг изменяет структуру перлита, однако, структура феррита может оставаться неизменной. Внутренние напряжения снимаются полностью, и сталь получает пониженную твердость и хорошо обрабатывается механически.

Отжиг на зернистый перлит (сфероидизация)

Заэвтектоидные высокоуглеродистые инструментальные стали со структурой пластинчатого перлита имеют плохую обрабатываемость режущим инструментом. Поэтому заэвтектоидные углеродистые и легированные стали подвергают отжигу только на зернистый перлит.

Получение зернистого перлита достигается специальным видом отжига, близким по своему режиму к неполному отжигу. Сталь нагревают немного выше ACl с последующим охлаждением сначала до 700°С, затем до 550-600°С и далее на воздухе. Особенно важным для получения зернистого перлита является точное соблюдение температурного режима, так как при очень медленном охлаждении зернистый перлит получается с крупными зернами, а часто с отдельными пластинками перлита, а при более быстром охлаждении образуется мелкозернистый (точечный) перлит. Поэтому для получения зернистого перлита целесообразно применять циклический или маятниковый отжиг. При таком отжиге сталь нагревают до 760-780°С, после небольшой выдержки охлаждают имеете с печью до 680 - 700°С и затем снова повторяют весь цикл несколько раз.

Изотермический отжиг

Этот вид отжига заключается в нагреве стали на 30-50°С выше точки Ас3, охлаждении до температуры несколько ниже точки Аr1, изотермической выдержке при этой температуре для полного превращения аустенита и последующем охлаждении на воздухе. Изотермический отжиг позволяет сокращать продолжительность циклов, используемых при обычном отжиге высоколегированной стали, с 15-30 до 4-7 час. и дает однородную структуру. Такой отжиг особенно необходим для высокохромистых сталей с устойчивым аустенитом.

Диффузионный отжиг (гомогенизация)

Он производится для устранения или уменьшения химической неоднородности, получаемой при затвердевании стальных слитков (дендритная ликвация). Выравнивание химического состава стали и уничтожение дендритной ликвации осуществляется путем диффузии (перемещения) атомов примесей из мест с высокой концентрацией в места с низкой концентрацией. Для обеспечения хороших условий диффузии атомов диффузионный отжиг стали, проводят при высоких температурах (1100-1200°С), с длительной выдержкой (от 10 до 15 час.) и медленным охлаждением.

Длительная выдержка при высокой температуре приводит к укрупнению зерен. Для измельчения зерен после диффузионного отжига часто применяют обыкновенный отжиг. Такому отжигу подвергают слитки хромоникелевых, марганцовистых и других высококачественных сталей.

Рекристаллизационный (разупрочняющий) отжиг

При деформации стали в холодном состоянии происходит ее наклеп. Зерна феррита и перлита вытягиваются по направлению деформации. Вследствие этого наклепа искажается кристаллическая решетка, сталь становится более жесткой, твердой и пластичность ее резко падает. Для восстановления пластичности и устранения наклепа деформированную сталь (обычно листовую) подвергают рекристаллизационному отжигу. Отжиг обычно производят при температуре 650-680°С, в результате чего вместо старых вытянутых зерен в исходной структуре образуются новые, равноосные зерна и сталь становится мягкой и вязкой.

Для сохранения чистой и блестящей поверхности холоднокатаных стальных листов и ленты рекристаллизационный отжиг производят в печах с нейтральной (не окисляющей) атмосферой.

Нормализация

Термическую операцию, при которой сталь нагревают до температуры 30-50°С выше верхних критических точек АСз и Аст, выдерживают при этой температуре и затем охлаждают на спокойном воздухе, называют нормализацией.

Нормализацией устраняют внутренние напряжения и наклеп, повышают механические свойства и подготовляют структуру стали для окончательной термической обработки.

При нормализации превращение аустенита происходит с большей степенью переохлаждения, чем при отжиге, поэтому перлит имеет более тонкую структуру. В результате нормализации сталь получает нормальную, однородную мелкозернистую структуру. При нормализации среднеуглеродистых и малолегированных сталей образуется структура сорбитообразного перлита или сорбита и свободного феррита. При этом прочность и ударная вязкость нормализованной стали значительно выше, чем отожженной. Например, у хромистой стали 40Х после отжига σь = 65,5 кгс/мм2, δ = 21%, ак = 5,6 кгсм/см2, а после нормализации σь = 75,4 кгс/мм2; δ = 20,9%; ак = 7,8 кгсм/см2. Нормализация стали по сравнению с отжигом является более коротким процессом термической обработки, а следовательно, и более производительным. Поэтому углеродистые стали целесообразнее нормализовать, а не отжигать.

Дефекты и брак при отжиге и нормализации. В процессе отжига и нормализации может возникать неисправимый и исправимый брак (дефекты). Наиболее распространенными видами дефектов и брака являются: окисление, обезуглероживание, перегрев и пережог стали.

Окисление

При нагреве в пламенных или электрических печах поверхность стальных деталей взаимодействует с печными газами. В результате металл окисляется и на деталях образуется окалина. С повышением температуры и времени, выдержки окисление резко возрастает. Образование окалины не только вызывает угар (потерю) металла, но и искажает геометрическую форму деталей. Поверхность стали под окалиной получается разъеденной и неровной, что затрудняет обработку металла режущим инструментом. Окалину с поверхности деталей удаляют или травлением в серной кислоте, или очисткой в дробеструйных установках.

Обезуглероживание

Обезуглероживание, т. е. выгорание углерода с поверхности деталей, всегда происходит при окислении стали. Обезуглероживание резко снижает прочностные свойства конструкционной стали.

Кроме того, детали с обезуглероженной поверхностью, склонны к закалочным (трещинам и короблению. Особенно большое обезуглероживание наблюдается при нагреве металла в электрических печах.

Для предохранения деталей от окисления, а следовательно и от обезуглероживания, в процессе отжига, нормализации и закалки применяют неокисляющие (контролируемые) атмосферы.

Для защиты деталей и заготовок от окисления и обезуглероживания при высоких температурах в рабочее пространство печи вводят защитные газы. Можно также создать защитную (контролируемую) атмосферу, которая может быть науглероживающей.

Контролируемые атмосферы обычно вводят при отжиге или закалке в рабочее пространство печи. В зависимости от химического состава контролируемые атмосферы могут быть нейтральными, восстановительными или науглероживающими.

Контролируемые атмосферы получают различными методами: разложением аммиака на азот (25%) и водород (75%), газификацией древесного угля, осветительного керосина и т. п.

Наиболее универсальной и эффективной газовой средой является эндотермическая, получаемая в результате переработки природного газа в специальных установках-эндотермических генераторах.

Под эндотермической понимается атмосфера, получаемая в генераторах, где реакции протекают с поглощением тепла.

Эндотермическая атмосфера имеет следующий состав: ~ 20% СО;- 40% Н2;~40% N2.

Она может быть использована почти для всех термических и химико-термических операций, причем состав ее можно регулировать по точке росы.

Перегрев

Сталь перегревается при очень высокой температуре отжига и нормализации, а также при большой выдержке. При перегреве зерна в стали укрупняются, что ведет к снижению прочности, вязкости и образованию закалочных трещин. Такой дефект стали устраняют повторным правильным отжигом или нормализацией.

Пережог

При нагреве до высоких температур получается пережог стали, выражающийся в оплавлении поверхности деталей и окислении зерен. При высокой температуре нагрева кислород из окружающей печной атмосферы проникает внутрь нагретой стали, при этом границы зерен сильно окисляются. Сталь теряет пластические свойства, прочность и становится настолько хрупкой, что при малейших ударах разрушается. Пережженную сталь, исправить термической обработкой невозможно, поэтому она идет на переплавку.

© Точные машины. Все права защищены.

Великую цивилизацию не покорить извне — пока она не разрушит себя изнутри! © Уильям Дюрант

Тэги:

Аватара пользователя
Predator
Мастер
Сообщения: 2841
Зарегистрирован: 30 авг 2014, 20:14
Репутация: 1577
Настоящее имя: Александр
Страна: Россия
Контактная информация:

Re: Отжиг и нормализация стали

#22 

Сообщение Predator » 27 май 2016, 11:24

Карабас писал(а):Источник цитаты А как сделать и при это не отжигать?
Шибко профессионального сварного надо однако найти, ну и сварочный аппарат хороший (полуавтомат) и варить без газа. Хотя и в этом случае, будет вести металл, но повторюсь, многое зависит от сварщика. :confirm:
Великую цивилизацию не покорить извне — пока она не разрушит себя изнутри! © Уильям Дюрант

Аватара пользователя
Карабас
Ученик
Сообщения: 409
Зарегистрирован: 29 апр 2016, 12:04
Репутация: 343
Настоящее имя: Константин
Страна: Россия

Re: Отжиг и нормализация стали

#23 

Сообщение Карабас » 27 май 2016, 11:34

Так полуавтомат провар хороший не сделает? Может на штифты ещё посадить?И почему без газа?

Аватара пользователя
Predator
Мастер
Сообщения: 2841
Зарегистрирован: 30 авг 2014, 20:14
Репутация: 1577
Настоящее имя: Александр
Страна: Россия
Контактная информация:

Re: Отжиг и нормализация стали

#24 

Сообщение Predator » 27 май 2016, 11:39

Карабас писал(а):Источник цитаты Так полуавтомат провар хороший не сделает?
Так надо наверно готовить стыки под сварочный шов и в несколько слоев проваривать, сварщики знают и умеют!

Карабас писал(а):Источник цитаты И почему без газа?
Потому-что с газом идёт большой нагрев, из-за чего конструкцию точно поведёт всю и во все стороны.

Отправлено спустя 52 секунды:
Надо, Вову (NightV) позвать, он лучше подскажет по сварке.
Великую цивилизацию не покорить извне — пока она не разрушит себя изнутри! © Уильям Дюрант

Аватара пользователя
Wako
Вникающий
Сообщения: 164
Зарегистрирован: 23 май 2016, 17:56
Репутация: 73
Настоящее имя: Вако
Город: Гелион-Прайм
Страна: Россия

Re: Отжиг и нормализация стали

#25 

Сообщение Wako » 30 май 2016, 13:29

Думаю, что если бы это была просто какая-то металлоконструкция, в которой не требуется большая точность, то можно и не отжигать, а раму для станка, по-моему мнению, отжигать нужно однозначно, а после уж обрабатывать.

Аватара пользователя
Predator
Мастер
Сообщения: 2841
Зарегистрирован: 30 авг 2014, 20:14
Репутация: 1577
Настоящее имя: Александр
Страна: Россия
Контактная информация:

Re: Отжиг и нормализация стали

#26 

Сообщение Predator » 30 май 2016, 15:15

Wako писал(а):Источник цитаты раму для станка, по-моему мнению, отжигать нужно однозначно, а после уж обрабатывать.
Да, «отжиг» нужен в любом случае, от поводок и напряжений никуда не деться! :happens:
Но, Костя, говорит, что у них нет в городе печей таких размеров... Если только, заказывать в другом городе, ну либо в своём поискать получше, может-быть и есть у кого такая печь.
Великую цивилизацию не покорить извне — пока она не разрушит себя изнутри! © Уильям Дюрант

Аватара пользователя
Electric
Ученик
Сообщения: 742
Зарегистрирован: 02 сен 2014, 03:30
Репутация: 385
Настоящее имя: Андрей
Страна: Россия

Re: Отжиг и нормализация стали

#27 

Сообщение Electric » 09 июн 2016, 13:52

Карабас писал(а):Источник цитаты станина сталь 30 мм, сварная.Отжигать надо?

Обязательно надо! :confirm:
Что такое шаговое напряжение? Это напряжение, которое возникает между ногами при приближении к оголенному концу...

Аватара пользователя
Карабас
Ученик
Сообщения: 409
Зарегистрирован: 29 апр 2016, 12:04
Репутация: 343
Настоящее имя: Константин
Страна: Россия

Re: Отжиг и нормализация стали

#28 

Сообщение Карабас » 09 июн 2016, 15:00

Electric писал(а):Источник цитаты Обязательно надо!

А я не буду, посмотрим что будет.

Аватара пользователя
Predator
Мастер
Сообщения: 2841
Зарегистрирован: 30 авг 2014, 20:14
Репутация: 1577
Настоящее имя: Александр
Страна: Россия
Контактная информация:

Re: Отжиг и нормализация стали

#29 

Сообщение Predator » 09 июн 2016, 18:08

Карабас писал(а):Источник цитаты А я не буду, посмотрим что будет.
Ты не первый такой «смотритель» и думаю, что не последний :D
Великую цивилизацию не покорить извне — пока она не разрушит себя изнутри! © Уильям Дюрант

Аватара пользователя
BenAflek
Мастер
Сообщения: 864
Зарегистрирован: 29 окт 2014, 10:16
Репутация: 337
Настоящее имя: Владислав
Страна: Россия

Re: Отжиг и нормализация стали

#30 

Сообщение BenAflek » 09 июн 2016, 22:12

Карабас писал(а):Источник цитаты А я не буду, посмотрим что будет.

Риск - благородное дело! ;)
Здесь должно что-то быть?...

Аватара пользователя
Electric
Ученик
Сообщения: 742
Зарегистрирован: 02 сен 2014, 03:30
Репутация: 385
Настоящее имя: Андрей
Страна: Россия

Re: Отжиг и нормализация стали

#31 

Сообщение Electric » 23 июн 2016, 13:34

Карабас писал(а):Источник цитаты А я не буду, посмотрим что будет.

А, зачем тогда спрашивал вообще? :unknown:
Что такое шаговое напряжение? Это напряжение, которое возникает между ногами при приближении к оголенному концу...

Аватара пользователя
Predator
Мастер
Сообщения: 2841
Зарегистрирован: 30 авг 2014, 20:14
Репутация: 1577
Настоящее имя: Александр
Страна: Россия
Контактная информация:

Re: Отжиг и нормализация стали

#32 

Сообщение Predator » 23 июн 2016, 14:40

Electric писал(а):Источник цитаты зачем тогда спрашивал вообще?
Чтобы узнать ответ и сделать по-своему! :D
Великую цивилизацию не покорить извне — пока она не разрушит себя изнутри! © Уильям Дюрант

Аватара пользователя
Карабас
Ученик
Сообщения: 409
Зарегистрирован: 29 апр 2016, 12:04
Репутация: 343
Настоящее имя: Константин
Страна: Россия

Re: Отжиг и нормализация стали

#33 

Сообщение Карабас » 23 июн 2016, 14:46

Посмотрим, посмотрим, надо ли, для хоббийного станочка.

Аватара пользователя
Predator
Мастер
Сообщения: 2841
Зарегистрирован: 30 авг 2014, 20:14
Репутация: 1577
Настоящее имя: Александр
Страна: Россия
Контактная информация:

Re: Отжиг и нормализация стали

#34 

Сообщение Predator » 23 июн 2016, 16:26

Надо Федя, надо!... ;)
Великую цивилизацию не покорить извне — пока она не разрушит себя изнутри! © Уильям Дюрант

Аватара пользователя
Electric
Ученик
Сообщения: 742
Зарегистрирован: 02 сен 2014, 03:30
Репутация: 385
Настоящее имя: Андрей
Страна: Россия

Re: Отжиг и нормализация стали

#35 

Сообщение Electric » 19 июл 2016, 14:17

Карабас, Когда проект станка покажешь уже, хотя бы предварительный, чтобы было, что пообсуждать? :unknown:
Что такое шаговое напряжение? Это напряжение, которое возникает между ногами при приближении к оголенному концу...


Вернуться в «Материалы»

Сейчас на форумах

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость