Основной целью гомогенизационного отжига являются - устранение последствий
дендритной или внутрикристаллитной ликвации , которая может привести к :
1.Снижению пластичности, за счет выделения неравновесных хрупких фаз.
2.Уменьшению коррозионной стойкости и развитии электрохимической коррозии
внутри сплава.
3.Анизотропии мех. свойств.
4.Снижению температуры солидуса.
5.Уменьшению температуры плавления , из-за которого происходит оплавление
дендритов при дальнейшей обработке.
6.Отсутствию стабильности свойств.
Физико - химической основой гомогенизационного отжига является диффузия в
твердом состоянии , по этому отжиг желательно проводить при более высоких
температурах , чтобы диффузионные процессы , необходимые для выравнивания
состава стали , проходили более полно.
Температура нагрева под отжиг колеблется в пределах (0.85-0.90)Tпл .
Выдержка будет определяться природой ликвирующих элементов . Так как
гомогенизация интенсивно протекает в начальный период отжига ( по мере
выравнивания состава сплава градиент концентрации dC/dX уменьшается ), то
большие времена выдержки не применяются. Однако для некоторых металлов это
время составляет десятки или сотни часов. Для уменьшения времени отжига
нужно
1. Увеличить температуру
2. Изменить dC/dX , а для этого нужно изменить условия кристаллизации.
3. Загрузить в печь уже нагретые слитки.
Гомогенизирующий отжиг может вызвать ряд негативных побочных явлений:
1. Рост зерна аустенита,следовательно ухудшение мех. свойств .
2. Вторичная пористость и неоднородность .
3. Коагуляция избыточных фаз.
Поэтому гомогенизирующий отжиг является предварительной обработкой , после
которой поводят полный отжиг,или обработку давлением , или отпуск при 670-
680 градусах ,или нормализацию.
Для устранения неоднородностей , вызванных холодной пластической
деформацией применяют дорекристаллизационный и рекристаллизационный отжиг
При холодной деформации происходит:
1.Изменение формы и размеров кристаллов
2.Накопление в металле большого количества избыточной энергии ,что в
конечном итоге приводит к росту напряжений 1 и 2 родов.
Из-за этого : уменьшаются пластические характеристики, появляется
анизотропия механических свойств, увеличивается электросопротивление и
уменьшается коррозионная стойкость.
Все это можно попытаться устранить отжигом.
Дорекристаллизационный отжиг бывает смягчающим и упрочняющим.
Смягчающий отжиг используют для повышения пластичности при частичном
сохранении деформационного упрочнения. Чаще всего его применяют в качестве
окончательной операции , придающей изделию требуемое сочетание прочности и
пластичности. Кроме того , можно уменьшить остаточные напряжения ,
стабилизировать свойства и повысить стойкость к коррозии. Для выбора
режима дорекристаллизационного смягчающего отжига необходимо знать
температуру начала рекристаллизации, при данной степени деформации.
Дорекристаллизационный упрочняющий отжиг применяют для повышения упругих
свойств пружин и мембран. Оптимальную температуру подбирают опытным путем.
Рекристаллизационный отжиг используют в промышленности как предварительную
операцию перед холодной обработкой давлением, для придания материалу
наибольшей пластичности; как промежуточный процесс между операциями
холодногодеформирования, для снятия наклепа; и как окончательную
термообработку, для придания материалу необходимых свойств.
При выборе режима отжига нужно избегать получения очень крупного зерна и
разнозернистости. Скорость нагрева чаще всего не имеет значения.
Отжиг, уменьшающий напряжения.
При обработке давлением, литье, сварке, термообработке в изделиях могут
возникать внутренние напряжения. В большинстве случаев,они полностью или
частично сохраняются в металле после окончания технологического процесса.
Поэтому основная цель отжига - полная или частичная релаксация остаточных
напряжений.
Причинами возникновения остаточных напряжений являются неодинаковая
пластическая деформация или разное изменение удельного объема в различных
точках тела, из-за наличия градиента температур по сечению тела.
Напряжения при отжиге уменьшаются двумя путями : вследствии пластической
деформации в условиях когда эти напряжения превысят предел текучести и в
результате ползучести при напряжениях меньше предела текучести.
Продолжительность отжига устанавливают опытным путем. Определенной
температуре отжига в каждом конкретном изделии соответствует свой конечный
уровень остаточных напряжений, по достижении которого увеличивать
продолжительность отжига практически бесполезно.
Температуру подбирают обычно несколько ниже критической точки Ас1 .
Скорости нагрева и особенно охлаждения при отжиге должны быть
небольшими, чтобы не возникли новые внутренние термические напряжения.
Использование отжига лимитируется теми нежелательными структурными и
фазовыми изменениями , которые могут произойти при нагреве. Поэтому
приходится либо мириться с недостаточно полным снятием остаточных
напряжений при низких температурах ,либо идти на компромис, достигая более
полного снятия напряжений при некотором ухудшении механических и других
свойств.
Отжиг II рода.
Отжиг второго рода - это термообработка , которая заключается в нагреве
стали до температур выше точек Ас3 или Ас1 ,выдержке и последующем
охлаждении. В результате мы получаем почти равновесное структурное
состояние стали; в доэвтектоидных сталях - феррит + перлит , в эвтектоидных
- перлит и в заэвтектоидных - перлит + вторичный цементит.
После отжига получаем : мелкое зерно, частично или полностью устраненные
строчечность, видманштеттову структуру и другие неблагоприятные структуры .
Сталь получается снизкой прочностью и твердостью при достаточном уровне
пластичности.
В промышленности отжиг II рода часто используется в качестве
подготовительной и окончательной обработки.
Разновидности отжига II рода различаются способами охлаждения и степенью
переохлаждения аустенита , а так же положением температур нагрева
относительно критических точек .