Что такое отжиг стали и его виды?

Процесс термической обработки, известный как отжиг стали, является искусством превращения металла в уникальное произведение. Путем нагрева, выдержки при определенных температурах и медленного охлаждения металл приобретает особые характеристики, необходимые для последующих этапов технологического процесса.

Отжиг металла является неотъемлемым шагом, обеспечивающим оптимальные свойства металлопродукции. Этот процесс позволяет достичь ряда важных целей:

• Улучшение пластичности и снижение твердости, что облегчает механическую обработку изделий, такую как резание и сверление.
• Снятие внутренних напряжений, возникших в результате предыдущих обработок, что повышает стабильность и надежность материала.
• Изменение свойств металла после холодной пластической деформации, что позволяет достичь оптимальной формы и качества изделия.
• Устранение структурной неоднородности материала, повышая его однородность и прочность.

Виды отжига стали

Отжиг стали подразделяется на два основных типа: первого и второго рода, а также на полный и неполный. В первую категорию входят процессы, при которых сталь приобретает необходимые свойства, но не происходит фазовой рекристаллизации. Отжиг второго рода предполагает фазовые превращения сплавов и включает нагрев до критических точек и точное охлаждение с соблюдением заданных режимов. Этот метод приводит к значительным изменениям в структуре сплава.

Полный отжиг стали - этот метод применяется для сталей с содержанием углерода до 0,8%. Процедура включает нагрев на 30-50 градусов выше критических температур. Затем следует медленное охлаждение до 500-600°C. После завершения полного отжига структура сплава становится однородной, устраняется полосчатость и текстура, и снимаются все внутренние напряжения. Это делает материал более податливым для последующей обработки.

Неполный отжиг стали - этот метод термической обработки представляет собой искусное сочетание нагрева в межкритический интервал температур, выдержки и медленного охлаждения. Сплав вначале подвергается нагреву на 30-50°C выше точки A1 (для большинства углеродистых и низколегированных сталей это около 740-770°C). Результатом неполного отжига является сплав, обладающий максимальной мягкостью, что делает его идеальным для последующей механической обработки.

Изотермический отжиг стали - этот метод применяется для легированных сталей и сплавов. Сырье нагревается на 30-50 °C выше верхней критической точки Ас3, чтобы достичь состояния аустенита. Затем металл охлаждается до 660-680 градусов по Цельсию с ускорением. Температура отжига играет важную роль в этом процессе. Завершающий этап – охлаждение на воздухе. После этой термообработки изделие приобретает чистую поверхность и однородную структуру, что упрощает его обработку резанием за счет повышенной пластичности. Этот метод часто применяется при отжиге нержавеющей стали.

Диффузионный отжиг стали - этот способ также называют гомогенизационным и обычно используется для устранения химической и структурной неоднородности в слитках. По своей природе это длительный процесс термической обработки и, следовательно, дорогостоящий. Диффузионный отжиг включает нагрев до 1000-1200 °C, длительную выдержку на протяжении 10-20 часов и медленное охлаждение. Общая продолжительность этого процесса может достигать более 100 часов. После проведения отжига металлурги получают материал с растворенными избыточными фазами и более равномерным химическим составом, что повышает его пластичность и вязкость. Однако, диффузионный отжиг может вызывать нежелательные явления, такие как рост аустенитного зерна, что может потребовать проведения дополнительных мероприятий.

Рекристаллизационный отжиг предназначен для жестких и неподатливых заготовок, претерпевших холодную обработку давлением, таких как трубный прокат, листовой прокат, проволока и штамповки. Этот метод помогает устранить эффект наклепа, подвергая изделие нагреванию на 100-200°C выше температуры рекристаллизации, а затем выдерживая и охлаждая его. В результате материал приобретает новую структуру с равномерными зернами, возвращая ему пластичность.

Отжиг для снятия напряжений применяется для сварных изделий, отливок и заготовок после обработки резанием. Эти изделия могут иметь остаточные напряжения из-за неоднородной пластической деформации и неравномерного охлаждения. Процедура проводится при температурах 160-700°C, а затем изделие медленно охлаждается, в зависимости от его типа и предыдущей обработки.

Нормализационный отжиг предназначен для полной фазовой перекристаллизации, устраняя крупнозернистую структуру, возникшую в процессе обработки металлов давлением. Этот метод позволяет улучшить прочность и твердость стали, делая её более сопротивляемой хрупкому разрушению.

Выбор подходящего метода термической обработки и его параметров зависит от множества факторов, таких как марка стали, требуемые характеристики и предыдущая обработка. Температура, время выдержки и скорость охлаждения должны быть строго соблюдены, чтобы обеспечить высокое качество и долговечность конечного продукта.