Как отличить закалку, отпуск, нормализацию и отжиг

Что такое темперирование?

Закалка — это процесс термической обработки, при котором закаленный металлический материал или деталь нагревают до определенной температуры, выдерживают в течение определенного периода, а затем охлаждают определенным образом. Закалка — операция, выполняемая сразу после закалки и обычно являющаяся последней частью термической обработки заготовки. Комбинированный процесс закалки и отпуска называется окончательной обработкой. Основной целью закалки и отпуска является:

1) Уменьшите внутреннее напряжение и уменьшите хрупкость. Закаленные детали имеют значительные напряжения и хрупкость. Они будут иметь тенденцию деформироваться или даже трескаться, если их не закалить вовремя.

2) Отрегулируйте механические свойства заготовки. После закалки заготовка имеет высокую твердость и высокую хрупкость. Его можно регулировать путем отпуска, твердости, прочности, пластичности и ударной вязкости, чтобы удовлетворить различные требования к производительности различных заготовок.

3) Стабилизировать размер заготовки. Металлографическую структуру можно стабилизировать путем отпуска, чтобы избежать деформации во время будущего использования.

4) Улучшите режущие характеристики некоторых легированных сталей.
Эффект закаливания заключается в следующем:

① Повысьте стабильность организации, чтобы структура заготовки больше не менялась во время использования, а геометрический размер и характеристики оставались стабильными.

② Устраните внутреннее напряжение, чтобы улучшить производительность заготовки и стабилизировать геометрический размер заготовки.

③ Отрегулируйте механические свойства стали в соответствии с требованиями использования.

Причина, по которой отпуск имеет такие эффекты, заключается в том, что при повышении температуры атомная активность увеличивается. Атомы железа, углерода и других легирующих элементов в стали могут диффундировать быстрее, осуществляя перегруппировку и сочетание частиц, что делает ее нестабильной. Несбалансированная организация постепенно трансформировалась в стабильную, сбалансированную организацию. Устранение внутренних напряжений связано также с уменьшением прочности металла при повышении температуры. При отпуске обычной стали твердость и прочность уменьшаются, а пластичность увеличивается. Чем выше температура отпуска, тем значительнее изменение этих механических свойств. Некоторые легированные стали с более высоким содержанием легирующих элементов выделяют некоторые мелкие частицы соединений металлов при отпуске в определенном диапазоне температур, что увеличивает прочность и твердость. Это явление называется вторичным затвердеванием.
Требования к отпуску: Заготовки различного назначения должны подвергаться отпуску при различных температурах, чтобы соответствовать требованиям использования.

① Инструменты, подшипники, науглероженные и закаленные детали, а также детали с поверхностной закалкой обычно подвергаются отпуску при температуре ниже 250°C. Твердость мало меняется после низкотемпературного отпуска, внутренние напряжения уменьшаются, а ударная вязкость немного улучшается.

② Пружина закаляется при средней температуре 350～500℃ для получения более высокой эластичности и необходимой прочности.

③ Детали, изготовленные из среднеуглеродистой конструкционной стали, обычно подвергаются закалке при высоких температурах 500～600℃, чтобы получить хорошее сочетание подходящей прочности и ударной вязкости.

 

Когда сталь закаливают при температуре около 300°C, ее хрупкость часто увеличивается. Это явление называется отпускной хрупкостью первого типа. Как правило, его не следует подвергать закалке в этом температурном диапазоне. Некоторые конструкционные стали из среднеуглеродистых сплавов также склонны становиться хрупкими, если их медленно охлаждать до комнатной температуры после высокотемпературного отпуска. Это явление получило название отпускной хрупкости второго типа. Добавление молибдена в сталь или охлаждение в масле или воде во время отпуска может предотвратить второй тип отпускной хрупкости. Такого рода хрупкость можно устранить путем повторного нагрева закаленной хрупкой стали второго типа до исходной температуры отпуска.

В производстве это часто основано на требованиях к характеристикам заготовки. В зависимости от температуры нагрева закалку делят на низкотемпературную, среднетемпературную и высокотемпературную. Процесс термообработки, сочетающий в себе закалку и последующий высокотемпературный отпуск, называется закалкой и отпуском, что означает, что он имеет высокую прочность и хорошую пластическую вязкость.

1. Низкотемпературный отпуск: 150-250°С, циклы М, снижает внутренние напряжения и хрупкость, повышает пластическую вязкость, имеет более высокую твердость и износостойкость. Раньше я делал измерительные инструменты, режущие инструменты, подшипники качения и т. д.

2. Промежуточный отпуск: 350-500 ℃, Т-цикл, высокая эластичность, определенная пластичность и твердость. Используется для изготовления пружин, ковочных штампов и т. д.обрабатывающая часть с ЧПУ

3. Высокотемпературный отпуск: 500-650 ℃, время S, с хорошими комплексными механическими свойствами. Раньше я делал шестерни, коленчатые валы и т. д.

Что такое нормализация?

Нормализация – это термическая обработка, повышающая ударную вязкость стали. После того как стальная деталь нагревается на 30–50°C выше температуры Ac3, она сохраняется в тепле и охлаждается воздухом. Основная особенность заключается в том, что скорость охлаждения выше, чем отжига, и ниже, чем закалки. Во время нормализации кристаллические зерна стали можно измельчить при несколько более быстром охлаждении. Можно не только получить удовлетворительную прочность, но также можно значительно улучшить и уменьшить ударную вязкость (значение AKV) — склонность компонента к растрескиванию. -После нормализующей обработки некоторых низколегированных горячекатаных стальных листов, поковок и отливок из низколегированной стали комплексные механические свойства материалов могут значительно улучшиться, а также улучшиться производительность резки.алюминиевая часть

Нормализация имеет следующие цели и применения:

① Для заэвтектоидных сталей нормализацию применяют для устранения перегретой крупнозернистой и видманштеттовой структуры литых, поковочных и сварных изделий, а также полосовой структуры в прокатных материалах; очищать зерна; и может использоваться в качестве предварительной термообработки перед закалкой.

② Для заэвтектоидных сталей нормализация позволяет устранить сетчатый вторичный цементит и измельчить перлит, улучшая механические свойства и облегчая последующий сфероидизирующий отжиг.

③ Для тонких стальных листов с низким содержанием углерода, предназначенных для глубокой вытяжки, нормализация может устранить свободный цементит на границе зерен, чтобы улучшить характеристики глубокой вытяжки.

④ Для низкоуглеродистой и низкоуглеродистой низколегированной стали нормализация позволяет получить более чешуйчатую перлитную структуру, повысить твердость до HB140-190, избежать явления «прилипания ножа» во время резки и улучшить обрабатываемость. Нормализация более экономична и удобна для среднеуглеродистой стали, если доступны нормализация и отжиг.Деталь, обработанная по пяти осям

⑤ Для обычных среднеуглеродистых конструкционных сталей, механические свойства которых невысоки, вместо закалки и высокотемпературного отпуска можно использовать нормализацию, которая проста в эксплуатации и стабильна по структуре и размеру стали.

⑥ Высокотемпературная нормализация (на 150～200℃ выше Ac3) может уменьшить сегрегацию состава отливок и поковок из-за высокой скорости диффузии при высоких температурах. После высокотемпературной нормализации вторая низкотемпературная нормализация может привести к измельчению крупных зерен.

⑦ Для некоторых низко- и среднеуглеродистых легированных сталей, используемых в паровых турбинах и котлах, часто применяется нормализация для получения бейнитной структуры. Затем, после высокотемпературного отпуска, он имеет хорошее сопротивление ползучести при использовании при температуре 400-550 ℃.

⑧ Помимо стальных деталей и стали, нормализация также широко используется при термической обработке ковкого чугуна для получения перлитной матрицы и повышения прочности ковкого чугуна.

Поскольку характеристикой нормализации является воздушное охлаждение, температура окружающей среды, метод штабелирования, воздушный поток и размер заготовки влияют на организацию и производительность после нормализации. Нормализующую структуру также можно использовать в качестве метода классификации легированной стали. В целом легированные стали делят на перлитные, бейнитные, мартенситные и аустенитные по структуре, получаемой при охлаждении на воздухе после нагрева образца диаметром 25 мм до 900°С.

Что такое отжиг?

Отжиг — это процесс термической обработки металла, при котором металл медленно нагревается до определенной температуры, выдерживается в течение достаточного времени, а затем охлаждается с соответствующей скоростью. Отжиг-термическую обработку разделяют на неполный, г-отжиг и отжиг для снятия напряжений. Механические свойства отожженных материалов можно проверить с помощью испытаний на растяжение или твердость. Многие стали поставляются в отожженном термообработанном состоянии. Твердомер Роквелла может проверить твердость стали для проверки твердости HRB. Для более тонких стальных пластин, стальных полос и тонкостенных стальных труб можно использовать поверхностный твердомер Роквелла для измерения твердости HRT. .

Целью отжига является:

① Устранить или устранить структурные дефекты и остаточные напряжения, вызванные литьем, ковкой, прокаткой и сваркой стали, а также предотвратить деформацию и растрескивание заготовки.

② Смягчите заготовку для резки.

③ Уточните зерно и улучшите структуру, чтобы улучшить механические свойства заготовки.

④ Подготовить организацию к окончательной термообработке (закалке, отпуску).

Обычно используемые процессы отжига:

① Полностью отожженный. Применяется для измельчения грубой перегретой структуры с плохими механическими свойствами после литья, ковки, сварки средне- и низкоуглеродистых сталей. Нагрейте заготовку до температуры на 30-50℃ выше температуры, при которой весь феррит превращается в аустенит, выдержите ее некоторое время, затем медленно охладите вместе с печью. В процессе охлаждения аустенит снова трансформируется, делая структуру стали более мелкой.

② Сфероидизирующий отжиг. Их применяют для снижения высокой твердости инструментальной и подшипниковой стали после ковки. Заготовку нагревают на 20-40°С выше температуры, при которой сталь образует аустенит, а затем после выдерживания температуры медленно охлаждают. В процессе охлаждения пластинчатый цементит в перлите становится сферическим, что снижает твердость.

③ Изотермический отжиг. Он снижает твердость некоторых легированных конструкционных сталей с повышенным содержанием никеля и хрома при резке. Обычно он охлаждается до самой нестабильной температуры аустенита с относительно высокой скоростью. После выдержки определенное время аустенит превращается в троостит или сорбит, и твердость может снизиться.

④ Рекристаллизационный отжиг. Устраняет явление упрочнения (повышение твердости и снижение пластичности) металлической проволоки и листа при холодном волочении и прокатке. Температура нагрева обычно на 50–150°C ниже температуры, при которой сталь начинает образовывать аустенит. Только таким образом можно устранить эффект наклепа и размягчить металл.

⑤ Графитизационный отжиг. Его применяют для превращения чугуна, содержащего большое количество цементита, в ковкий чугун с хорошей пластичностью. Технологическая операция заключается в нагревании отливки примерно до 950°C, поддержании ее в тепле в течение определенного периода времени, а затем соответствующем охлаждении для разложения цементита с образованием хлопьевидного графита.

⑥ Диффузионный отжиг. Применяется для гомогенизации химического состава отливок из сплавов и улучшения их эксплуатационных характеристик. Метод заключается в нагреве отливки до максимально возможной температуры, не расплавляя ее в течение длительного времени и медленно остывая после диффузии различных элементов в сплав, стремящийся к равномерному распределению.

⑦ Отжиг для снятия напряжений. Устраняет внутренние напряжения стальных отливок и свариваемых деталей. Для стальных изделий температура, при которой после нагревания начинает образовываться аустенит, составляет 100-200℃, а внутренние напряжения можно устранить охлаждением на воздухе после выдерживания температуры.