Билет 17. 1 Отжиг второго рода. Это отжиг, при котором фазовые превращений (перекристаллизация) определяют его целевое назначение

1 Отжиг второго рода. Это отжиг, при котором фазовые превращений (перекристаллизация) определяют его целевое назначение. Различают следующие разновидности отжига второго рода: полный, неполный, изотермический, нормализационный (нормализация).
Полному отжигу подвергают доэвтектоидную сталь с целью создания мелкозернистой структуры, понижения твердости и повышения пластичности, снятия внутренних напряжений.
При полном отжиге доэвтектоидную сталь нагревают до те туры на 20—30 °С выше критической точки Ас3, т.е. на 20—30 °С выше линии GS диаграммы железо—цементит (см. рис. 8.2).
При нагреве до такой температуры крупная исходная ферритно-перлитная структура превращается в мелкую структуру аустенита.
При последующем медленном охлаждении (в печи со скоростью 100—200 С в час до 500 °С и далее на воздухе) из мелкозернистого аустенита образуется мелкая ферритно-перлитная структура (рис. 9.2). При полном отжиге происходит измельчение ферритно-цементитных зерен доэвтектоидной стали.
Заэвтектоидную сталь полному отжигу с нагревом выше критической точки Аст (линия SE на рис. 8.2) не подвергают, так как при медленном охлаждении цементит располагается в виде сетки по границам зерен перлита (см. рис. 7.1, в), ухудшая,механические и другие свойства.
Неполному отжигу подвергают доэвтектоидную и заэвтектоидную сталь с целью превращения пластинчатого перлита и сетки цементита в структуру зернистого перлита. Заэвтектоидная сталь со структурой зернистого перлита обладает лучшей обрабатываемостью резанием благодаря более низкой твердости. (Для стали с зернистым перлитом твердость НВ 160—180, для стали с пластинчатым перлитом — НВ 180—250.)
Для получения зернистого перлита заэвтектоидную сталь нагревают до температуры немного выше точки Асг (см. рис. 8.2) — до 740— 780 °С. При нагреве до такой температуры происходит превращение в аустенит только перлита, а цементит остается и образуется структура цементит + аустенит. При последующем медленном охлаждении (в печи со скоростью 20—60 °С в час до 700—650 °С с дальнейшим охлаждением на воздухе) из аустенита образуется ферритно-цементитная структура с зернистой формой цементита — зернистый перлит (рис. 9.3).

Рис.9.3 Микроструктура перлита (Х 1000): а - пластинчатый; б,в - пластинчатый, частично превратившийся в зернистый; г - зернистый.

В связи с тем, что при этом виде отжига получается зернистая (сфероидальная) форма цементита, этот отжиг называют сфероидизирующим.
Для облегчения образования зернистого перлита нагрев (до 740 - 780 °С) и охлаждение (до 700—650 °С) повторяют несколько раз. Такой отжиг называют маятниковым или циклическим. При этом образовавшиеся зерна цементита во время первого охлаждения являются дополнительными центрами кристаллизации при втором охлаждении и т.д.
Доэвтектоидные стали неполному отжигу подвергают редко. Это объясняется тем, что в связи с неполной перекристаллизацией (только одного перлита) не происходит измельчения всей структуры (феррит не подвергается перекристаллизации), и в результате структура и свойства стали получаются хуже, чем после полного отжига. Для доэвтектоидных сталей неполный отжиг применяют для улучшения обрабатываемости резанием благодаря снижению твердости.
Изотермический отжиг. Характерной особенностью изотермического отжига является образование ферритно-перлитной структуры из аустенита при постоянной температуре, а не при охлаждении, как при полном отжиге. Поэтому в отличие от полного отжига доэвтектоид-ную сталь, например, нагревают до температуры Ас3 + (20—30 °С) и после выдержки быстро охлаждают до температуры немного ниже критической точки Агг (до 700—680 °С). При этой температуре сталь выдерживают в течение времени, необходимого для полного распада аустенита и образования ферритно-перлитной структуры. Затем сталь охлаждают на воздухе.
Изотермический отжиг имеет преимущества по сравнению с полным отжигом: сокращается время отжига и получается более однородная структура (но только при обработке малых садок металла).
Нормализационный отжиг (нормализация) заключается в нагреве до температуры выше точки Ас3 для доэвтектоидной или точки Аст для заэвтектоидной стали с последующим охлаждением на воздухе.
При нагреве до температуры нормализации низкоуглеродистых сталей происходят те же процессы, что и при полном отжиге, т. е. измельчение зерен.,Но, кроме того, вследствие более быстрого охлаждения и получающегося при этом переохлаждения строение перлита получается более тонким (дисперсным), а его количество большим, Механические свойства при этом оказываются более высокими.
Нормализация по сравнению с полным и неполным отжигом - более экономичная операция, так как не требует охлаждения вместе с печью. В связи с указанными преимуществами нормализация получила широкое применение вместо полного отжига низкоуглеродистых и даже среднеуглеродистых сталей. Нормализация применяется также для устранения цементитной сетки в заэвтектоидных сталях. При нагреве заэвтектоидной стали выше критической точки Аст образуется структура аустенита. Если после такого нагрева при медленном охлаждении (при отжиге) цементит выделяется в виде сетки, то ускоренное охлаждение на воздухе (нормализация) препятствует выделению цементита по границам зерен и образуется мелкая ферритно-цементитная смесь.