В случае перекристаллизационного отжига металл нагревают выше температуры фазового перехода. В результате при последующем медленном охлаждении протекают фазовые превращения, и образуется мелкозернистая равновесная структура с улучшенными свойствами. В случае нагрева стали несколько выше первой критической точки Ас1 происходит неполная перекристаллизация и превращение только перлита в аустенит. Такой неполный отжиг (рис. 3.10 а, 5) для заэвтектоидных сталей вызывает сфероидизацию цементита и, как следствие, снижение твердости и улучшение обрабатываемости резанием. При полном отжиге (рис. 3.10 а, 4) сталь нагревают выше точки Ас3, при этом образуется аустенитная структура и происходит полная перекристаллизация при охлаждении. При изотермическом отжиге (рис. 3.10 а, 6) доэвтектоидную сталь нагревают на 30…50 ˚С выше Ас3, а заэвтектоидную – Ас1, выдерживают при этой температуре, быстро охлаждают несколько ниже Ас1 и выдерживают до полного распада аустенита, затем охлаждают с любой скоростью. Для сокращения продолжительности термической обработки стали часто охлаждают не с печью, а на спокойном воздухе (нормализация) (рис. 3.10 а, 7). Нормализация, например, исправляет структуру перегретой стали сварных конструкций. Графитизирующий отжиг, применяют как для сталей, так и для чугунов. Он позволяет получать свободный углерод в виде графита благодаря распаду цементита при высокой температуре.
Закалка с полиморфным превращением реализуется в тех металлах и сплавах, в которых перестраивается кристаллическая решетка. Доэвтектоидные стали нагревают для превращения перлита в аустенит (полная закалка) (рис. 3.10 б, 1) или сохранят в заэвтектоидных сталях избыточный цементит (неполная закалка) (рис. 3.10 б, 2). Закалку с полиморфным превращением называют закалкой на мартенсит.
Закалка без полиморфного превращения (рис. 3.10 б, 3) происходит в тех сплавах, в которых по мере нагрева и выдержки увеличивается растворимость второго компонента и избыточная фаза растворяется в матричной фазе.
Существенного упрочнения и снижения пластичности сплавов, подвергаемых закалке без полиморфного превращения, не наблюдается. В последующем такая неравновесная система при комнатных температурах стремится к равновесию и выделению избыточной фазы (естественное старение) (рис. 3.10 б, 4). Некоторый подогрев закаленного сплава значительно ускоряет этот процесс (искусственное старение) (рис. 3.10 б, 5). Закалка и частичное старение обеспечивают повышенные твердость и прочность. Полное старение приводит сплав к двухфазному равновесному состоянию и, следовательно, к исходным свойствам.
Закалка с полиморфным превращением переводит закаленный сплав с помощью отпуска в равновесное состояние подобно старению. Это снижает твердость и внутренние напряжения и повышает пластичность сплава. Различают низкий отпуск стали (150…200 ºС) (рис. 3.10 б, 6), средний (300…400 ºС) (рис. 3.10 б, 7) и высокий (500…600 ºС) (рис. 3.10 б, 8).
Закалка углеродистых инструментальных сталей с низким отпуском обеспечивает высокие твердость и износостойкость, сохраняя структуру мартенсита отпуска. Закалка среднеуглеродистых сталей со средним отпуском дает максимальную упругость и достаточную твердость, что необходимо для рессор, пружин и деревообрабатывающего инструмента. Закалка с высоким отпуском для среднеуглеродистых сталей обеспечивает еще большее приближение к равновесному состоянию и получение грубозернистой феррито-цементитной смеси. Поэтому закалку с высоким отпуском называют улучшением и применяют для ответственных деталей конструкций и машин.
В зависимости от характера охлаждения при закалке различают следующие её виды (рис. 3.11): в одной среде (непрерывная), в двух средах, ступенчатая, изотермическая, с самоотпуском. Графики совмещены с диаграммой распада переохлажденного аустенита.
Непрерывную закалку ведут со скоростью выше критической в одной охлаждающей среде (рис. 3.11, 1). С целью уменьшения напряжений, остающихся в детали после закалки, перед началом мартенситного превращения закаливаемую деталь перемещают в другую среду, имеющую меньшую скорость охлаждения (рис. 3.11, 2), например, из воды в масло. Вместо такой закалки для мелких деталей часто применяют ступенчатую закалку (рис. 3.11, 3) с охлаждением и выдержкой деталей в расплаве солей, имеющем температуру на 20…40 ºС выше точки начала мартенситного превращения и последующим охлаждением в масле или на воздухе.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.