Основные виды операций термообработки стали

Основными видами термической обработки являются:
Отжиг, Нормализация, Отпуск, Старение, Закалка

Отжиг заключается в нагреве сталей до температур выше фазового превращения с последующей выдержкой и медленным охлаждением сплава вместе с печью. В результате отжига получают структуру перлит с ферритом или цементитом, и сталь приобретает высокую пластичность и низкую твёрдость.

Отжигу подвергают отливки, поковки, прокат, заготовки из углеродистой и легированной стали. Различают следующие виды отжига: неполный, полный, низкотемпературный, диффузионный и рекристализационный.

Если после нагрева охлаждение происходит не вместе с печью, а на воздухе, то такую операцию называют нормализацией. Нормализация – нагрев стали выше критической А3, выдержка при этой tОС и последующее охлаждение на спокойном воздухе. Применяют для улучшения механических свойств низко- и среднеуглеродистых сталей, снятия внутренних напряжений, улучшения обрабатываемости (уменьшения твердости). Получаемая структура после нормализации – мелкопластинчатая перлитного класса (перлит, сорбит, троостит).

Для низкоуглеродистых сталей структура и свойства после отжига и нормализации ничем не отличаются. При этом операция нормализации дешевле отжига. По этой причине для низкоуглеродистых сталей рациональней проводит нормализацию. Отличия в структуре появляются с повышением содержания углерода.

Закалка – нагрев стали до температур выше фазовых превращений с последующим быстрым охлаждением со скоростью выше критической. Цель закалки – придать стали большую твердость. Применяют для получения однородной структуры и требуемых свойств. По способу нагрева различают закалку: после сквозного (объемного) нагрева; после поверхностного нагрева ТВЧ, контактного нагрева, нагрева в электролитах, газовым пламенем с последующим быстрым охлаждением. Поверхностная закалка обеспечивает получение высокой поверхностной твердости на глубину до 4 ¸ 5мм.
После закалки сталь приобретает неравновесную метастабильную структуру и обладает высокой прочностью, твердостью, износостойкостью и повышенной хрупкостью. Закалка не является окончательным видом термической обработки.

Для устранения избыточных напряжений и повышенной хрупкости сталь после закалки обязательно подвергают отпуску.

Отпуск – нагрев закаленной стали до температур ниже фазовых превращений с последующим охлаждением. Отпуск – заключительная операция термообработки после закалки. Выполняют для стабилизации структуры стали, снижения внутренних напряжений, повышения ее вязкости и некоторого снижения твердости. В результате отпуска структура стали переходит к более равновесному состоянию, твердость снижается, апластичность повышается. С увеличением температуры отпуска повышаются пластические свойства и снижается прочность стали. Улучшение – закалка сталей с последующим высоким отпуском.

Старение – выдержка деталей из стали при повышенной t^оС (не выше 200^оС в течение 10-15ч). Сопровождается изменением физических и механических свойств стали. Самопроизвольный отпуск закаленных сталей при незначительном нагреве или без него, наблюдающийся с течением времени называют старением.