Здравствуйте, Посетитель - 373608!

На рисунке ниже, заимствованном из источника [1], приведена диаграмма состояния "железо - цементит" с показанными на ней температурными интервалами различных видов отжига.



Полный отжиг заключается в нагреве доэвтектоидной стали на 30 - 50 [$186$]C выше температуры, соответствующей точке A_c3, выдержке при этой температуре до полного прогрева и завершения фазовых превращений в объёме металла и последующем медленном охлаждении (рис. ниже, кривая 1).



При нагреве до указанной температуры образуется структура мелкозернистого аустенита, обеспечивающая высокую вязкость и пластичность и возможность достижения высоких свойств после окончательной термической обработки. Более высокая температура нагрева вызывает рост зёрен аустенита, что ухудшает свойства стали. Время нагрева и продолжительность при заданной температуре зависят от типа нагревательной печи, способа укладки изделий в печь, от высоты садки, типа полуфабриката (лист, сортовой прокат и т. д.).

На металлургических заводах скорость нагрева не ограничивают и устанавливают её максимально возможной по тепловой мощности печи; продолжительность выдержки может колебаться от 0,5 до 1,0 часа на 1 т нагреваемого металла.

Для защиты металла от окисления и обезуглероживания на металлургических заводах применяют защитные атмосферы, состоящие из водорода, оксида углерода, метана, кислорода, диоксида углерода, азота. Защитная атмосфера составляется, например, так, чтобы при химическом равновесии в печи воздействие кислорода, диоксида углерода и водяного пара на сталь уравновешивалось противоположным воздействием оксида углерода, водорода, метана.

Медленное охлаждение должно обеспечить распад аустенита при малых степенях переохлаждения, чтобы избежать образования излишне дисперсной ферритно-карбидной структуры и свойственной ей более высокой твёрдости.

Скорость охлаждения при отжиге зависит от устойчивости переохлаждённого аустенита, а следовательно, от состава стали. Чем больше устойчивость аустенита в области температур перлитного превращения, тем медленнее должно быть охлаждение.

После распада аустенита в перлитной области дальнейшее охлаждение можно ускорять и выполнять даже на воздухе.

Если отжиг предназначен и для снятия напряжений (например, в отливках сложной конфигурации), медленное охлаждение с печью проводят почти до комнатной температуры.

Полному отжигу подвергают сортовой прокат из стали, содержащей 0,3 - 0,4 % углерода, поковки и фасонные отливки.

Нормализация доэвтектоидной стали заключается в её нагреве до температуры, превышающей точку A_c3 на 40 - 50 [$186$]C, непродолжительной выдержке для прогрева садки и завершения фазовых превращений и охлаждении на воздухе. Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье или прокатке, ковке или штамповке. Нормализацию широко применяют для улучшения свойств стальных отливок вместо закалки и отпуска.

Ускоренное охлаждение на воздухе (см. рис. выше, кривая 2) приводит к распаду аустенита при более низких температурах, что повышает дисперсность ферритно-цементитной структуры и увеличивает количество сорбита или троостита. Это повышает прочность и твёрдость нормализованной стали по сравнению с отожжённой.

Нормализация горячекатаной стали повышает её сопротивление хрупкому разрушению, что характеризуется снижением порога хладноломкости и повышением работы развития трещины.

Назначение нормализации различно в зависимости от состава стали. Для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига. При повышении твёрдости нормализация обеспечивает бОльшую производительность при обработке резанием и получение менее шёроховатой поверхности. Для отливок из среднеуглеродистой стали нормализацию с высоким отпуском применяют вместо закалки и высокого отпуска.В этом случае механические свойства несколько ниже, но детали будут подвергнуты меньшей деформации по сравнению с получаемой при закалке, и вероятность появления трещин практически исключается.

Нормализацию с последующим высоким отпуском часто используют для исправления структуры легированных сталей вместо полного отжига, так как производительность этих двух операций выше, чем одного отжига.

После нормализации, так же как и после отжига, образуется перлитно-ферритная структура, однако имеются существенные различия. При ускоренном охлаждении, характерном для нормализации, доэвтектоидный феррит при прохождении температурного интервала A_r3 - _Ar1 выделяется на границах зёрен аустенита; поэтому кристаллы феррита образуют сплошные или разорванные оболочки вокруг зёрен аустенита - ферритную сетку.

Нормализация позволяет несколько уменьшить анизотропию свойств, вызванную наличием в горячедеформированной стали вытянутых неметаллических включений. При ускоренном охлаждении (по сравнениб с отжигом) возникает больше самопроизвольно образующихся центров кристаллизации, поэтому строчечность структуры менее резко выражена. Это дополнительное преимущество данного вида обработки.

Свойства нормализованных горячекатаных полуфабрикатов существенно зависят от сечения: чем меньше сечение, тем быстрее произойдёт охлаждение на спокойном воздухе и тем выше будет прочность стали.

Литература
1. Основы металловедения: Учебник для техникумов. Лахтин Ю. М. - М.: Металлургия, 1988. - 320 с.
2. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. / Под общ. ред. Б. Н. Арзамасова. - М.: Машиностроение, 1986. - 384 с.

С уважением.