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

#1 

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

Re: Отжиг и нормализация стали

#2 

Сообщение BenAflek » 07 фев 2016, 20:33

А есть ли конкретные рекомендации по отжигу сварной станины из профильной трубы? :hmm:
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

#3 

Сообщение Electric » 08 фев 2016, 16:35

BenAflek писал(а):Источник цитаты есть ли конкретные рекомендации по отжигу сварной станины из профильной трубы?

Да-да, тоже интересно услышать ответ на этот вопрос :confirm:
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

#4 

Сообщение Predator » 08 фев 2016, 19:01

Electric, BenAflek, Читайте книгу Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформация конструкций
Глава 7. Собственные напряжения при сварке.
Глава 8. Деформации конструкций от сварки.
Глава 9. Методы уменьшений сварочных деформаций, напряжений и перемещений.
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

#5 

Сообщение BenAflek » 10 фев 2016, 11:30

Predator писал(а):Источник цитаты Читайте книгу Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформация конструкций

Спасибо, обязательно почитаю на досуге :excellent:
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

#6 

Сообщение Electric » 17 фев 2016, 12:28

Интересная книжка однако :confirm:
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

#7 

Сообщение Predator » 17 фев 2016, 15:07

Изучаешь? :examine:
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

#8 

Сообщение Electric » 19 фев 2016, 14:11

Да почитываю понемногу всякую литературу :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

#9 

Сообщение Карабас » 26 май 2016, 21:40

А вот мне интересно - как отжечь станину 2х3 метра? Куды её впихнуть, с таким размером?

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

#10 

Сообщение Predator » 26 май 2016, 21:51

Карабас писал(а):Источник цитаты мне интересно - как отжечь станину 2х3 метра? Куды её впихнуть, с таким размером?
Существуют специальные печи для этих дел ;)
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

#11 

Сообщение Карабас » 26 май 2016, 21:52

Саша, а у нас в городе таких нема. Как быть?

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

#12 

Сообщение Predator » 26 май 2016, 21:55

Карабас писал(а):Источник цитаты Как быть?
Вопрос конечно интересный, но наверно не по адресу. :happens:
А, что у вас нет разве никаких крупных металлургических и машиностроительных заводов?
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

#13 

Сообщение Карабас » 26 май 2016, 22:09

Да как и во всей России - разворовали,обанкротили.

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

#14 

Сообщение Predator » 26 май 2016, 22:12

Карабас писал(а):Источник цитаты Да как и во всей России - разворовали, обанкротили.
Да, это большая проблема. :(
Так может закажешь своему «дяде» такую печь, скажешь, что производственная необходимость, а я уж так и быть подскажу, где купить ;)
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

#15 

Сообщение Карабас » 26 май 2016, 22:16

Саш, муфельную, для всякой мелочи, выпросить не могу.Они ж далеки от того что станки ломаются.Он купил немца и думает, он вечный.Устал бороться с тупизной.

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

#16 

Сообщение Predator » 26 май 2016, 22:35

Карабас писал(а):Источник цитаты Он купил немца и думает, он вечный. Устал бороться с тупизной.
У нас тоже самое, я тоже устал бороться с ними! Производственников вообще нет, одни тупни! :nono:
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

#17 

Сообщение Карабас » 26 май 2016, 22:39

Саш обидно,пытаешься сделать так что-бы ЕГО станки работали и приносили прибыль, а тебя обвиняют чуть ли не в саботаже.Они не понимают зачем останавливать станок на ТО, если он работает,

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

Re: Отжиг и нормализация стали

#18 

Сообщение Карабас » 27 май 2016, 10:59

Вопросик в тему: станина сталь 30 мм, сварная.Отжигать надо?

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

#19 

Сообщение Predator » 27 май 2016, 11:09

Карабас писал(а):Источник цитаты станина сталь 30 мм, сварная.Отжигать надо?
Костя, вообще любую сварную станину, лучше «отпустить». При сварке всё-равно ведёт и создаются напряжения.
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

#20 

Сообщение Карабас » 27 май 2016, 11:13

Проблема, однако.

Отправлено спустя 2 минуты 44 секунды:
А как сделать и при это не отжигать?


Вернуться в «Материалы»

Сейчас на форумах

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 0 гостей