Термическая обработка деталей из конструкционных сталей

Диффузионный отжиг (гомогенизация) состоит из нагрева до тем­пературы, значительно (на 300—400°С) превышающей точку А_Сз, дли­тельной выдержки (10—20 час) и медленного охлаждения. Применяется главным образом для отливок с целью устранения дендритной лик­вации.

Полный отжиг выполняется нагревом до температуры на 20—40° С выше точки А_Сз, выдержкой и медленным охлаждением. Применяется; главным образом для доэвтектоидных сталей с целью исправления крупнозернистой структуры, образовавшейся в результате диффузион­ного отжига, литья, сварки или горячего деформирования, а также для повышения пластичности, улучшения обрабатываемости резанием и сня­тия внутренних напряжений.

Изотермический отжиг заключается в нагреве до температуры вы­ше А_С3, выдержке и быстром переносе заготовок в другую печь с темпе­ратурой несколько ниже A_C1, выдержке до полного распада аустенита и ускоренном охлаждении на воздухе или в подогретой воде. Применяет­ся для тех же целей, что и полный отжиг. Положительной особенностью процесса является меньшая длительность (примерно на 1/3)по сравне­нию с полным отжигом. Недостатком является некоторое усложнение выполнения процесса.

Неполный отжиг проводят при нагреве до температуры выше A_C1, но ниже А_С1 с последующим медленным охлаждением. Применяют для улучшения механической обрабатываемости частично закалившихся при горячей обработке заготовок, а также в качестве межоперационной тер­мической обработки для снятия наклепа при пластическом деформиро­вании нержавеющих упрочняющихся сталей.

Применение неполного отжига вместо полного снижает длительность и стоимость термической обработки.

Низкий отжиг осуществляют нагревом до температуры ниже A_C1 с выдержкой и охлаждением на воздухе. Применяют для улучшения обра­батываемости резанием и пластических свойств деформируемых загото­вок. Эффект улучшения меньше, чем после неполного отжига. Низкий отжиг широко применяют для снятия внутренних напряжений.

Нормализация отличается от полного отжига способом охлажде­ния — на воздухе. Механические свойства мало- и среднеуглеродистых сталей после нормализации получаются практически такими же, как и после полного отжига. Легированные конструкционные стали в результа­те нормализации подкаливаются. Нормализация, как и полный отжиг, применяется для исправления структуры перегрева и улучшения обраба­тываемости прутков и цилиндрических деталей диаметром более 15 мм и штамповок толщиной свыше 20 мм из ЗОХГСА, 38ХА и 30ХГСНА. За­готовки меньших толщин вследствие высокой скорости охлаждения при­обретают структуры, близкие к закаленным.

Закалка состоит из нагрева стали выше точки А_Сз, выдержки и бы­строго охлаждения. Помимо обычной закалки, при которой охлаждение-происходит примерно с постоянной скоростью, существуют ступенчатая и изотермическая закалка.

Ступенчатая закалка осуществляется быстрым охлаждением до тем­пературы несколько выше точки М, выдержкой с целью выравнивания температуры по сечению и последующим медленным охлаждением с об­разованием мартенсита. После нагрева заготовки опускают в ванну и» щелочи, расплавленной селитры или горячего масла и после небольшой выдержки охлаждают на воздухе. Преимуществом ступенчатой закалки, по сравнению с обычной является уменьшение возможности образова­ния трещин и коробления.

Изотермическая закалка, как и ступенчатая, производится охлаж­дением в горячих ваннах. Отличием является длительная выдержка в ваннах — до полного распада аустенита — и лишь после этого — охлаж­дение (обычно в ванне с горячей водой). При правильно подобранной температуре горячей ванны и тщательном проведении процесса в результате изотермической закалки удается без последующего отпуска по­лучить заданные механические характеристики. Применение изотерми­ческой закалки вместо обычной с отпуском позволяет повысить предел прочности, ударную вязкость и резко снизить чувствительность к надре­зам. Вместе с тем сводится к минимуму коробление деталей.

Изотермическую закалку широко применяют вместо обычной для обработки ответственных деталей из высокопрочных сталей. Ее нельзя применять для заготовок большой толщины, а также имеющих закрытые полости, из которых при промывке трудно удалить селитру.

Отпуск заключается в нагреве до температуры, меньшей, чем тем­пература фазовых превращений, выдержке и охлаждении. Отпуск умень­шает твердость и повышает пластические свойства конструкционных ста­лей, а также снижает или полностью устраняет внутренние напряжения. В зависимости от температуры нагрева и длительности выдержки раз­личают низкий, средний и высокий отпуск.

Эффективность снятия внутренних напряжений при отпуске зави­сит от температуры нагрева. Так, отпуск стали ЗОХГСА при 200°С сни­жает внутренние напряжения, возникшие при закалке, всего на 20—25%. Практически полностью внутренние напряжения устраняются отпуском при 600°С.