Преимущественно заготовки на механическую обработку поступают после операций предварительной термической обработки. Они выполняются на деформированных и литых заготовках.
Цель:
1) снять внутренние напряжения;
2) создать равновесную структуру;
3) устранить ликвацию (или химическую неоднородность) в структуре заготовок;
4) снизить твердость;
5) подготовить структуру под упрочняющую термическую обработку.
Операции предварительной термической обработки:
1) отжиг;
2) отпуск;
3) нормализация.
Выбор интервала температур для всех операций (в т.ч. окончательных) термической обработки углеродистых сталей показан на рис. 6.
Рис. 6. Температуры нагрева углеродистой стали при отжиге, нормализации и закалке:
1 – диффузионный отжиг; 2 – рекристаллизационный отжиг; 3 – отжиг для снятия напряжений; 4 – полный отжиг; 5 – неполный отжиг; 6 – нормализация; 1 – 3 – отжиг I рода; 4 – 6 – отжиг II рода; 7 – полная закалка; 8 – неполная закалка.
· Операции, выполняемые до температуры А1, – рекристализационый отжиг (низкотемпературный 300…400°С, высокотемпературный 700°С).
· Температура рекристаллизации Тр = (0,3…0,4)·Тпл.метал.осн. . При рекристаллизации снимается упрочнение поверхностных слоев металла, вызванное деформацией и уменьшается твердость.
В других операциях предварительной термической обработки производится нагрев выше температур критических точек АС1 и АС3. При этом происходит фазовое превращение α ⇄ γ (фазовая перекристаллизация), приводящая к изменению дисперсности структурных составляющих стали (Ф, П, ЦII).
· Отжиг на крупное зерно, температура 950…1100°С. Цель – сформировать крупнопластинчатый перлит. За счет преобразования зернистой формы карбидов. Используются для уменьшения твердости в шарикоподшипниковых и инструментальных сталях.
· Для эвтектоидной сталей используется изотермический отжиг(рис. 7.), для полного превращения аустенита в перлит и сокращения длительности отжига. Изотермическая выдержка – при температуре 660÷680ºС. Используется для обработки поковок и сортового проката.
· Гомогенизация – применяется для крупных отливок с целью выравнивая по объему содержания С, S, Р, а также для устранения неоднородности распределения сульфидов в автоматных сталях (несмотря на их хорошую обработку резанием). В результате высокого нагрева и длительной выдержки формируется крупное зерно аустенита – требуется для исправления структуры отжиг.
Рис. 7. Схема Изотермического (1) и обычного (2) отжигов до эвтектоидной стали.
Принципиальное отличие НОРМАЛИЗАЦИИ от отжига заключается в скорости охлаждения после выдержки. При нормализации охлаждение на воздухе, при отжиге с печью.