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 времени, а затем охлаждают определенным образом. Закалка — операция, выполняемая сразу после закалки и обычно являющаяся последней частью термической обработки заготовки. Процесс, поэтому комбинированный процесс закалки и отпуска называется окончательной обработкой. Основной целью закалки и отпуска является:

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

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

3) Стабилизировать размер заготовки. Металлографическую структуру можно стабилизировать путем отпуска, чтобы гарантировать отсутствие деформации в процессе будущего использования.

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

① Повысить стабильность организации, чтобы структура заготовки больше не менялась во время использования, чтобы геометрический размер и характеристики заготовки 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, и атомы железа, углерода и других легирующих элементов в стали могут быстрее диффундировать, осуществляя перегруппировку и объединение атомов, что делает ее нестабильной. несбалансированная организация постепенно трансформируется 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 больше изменяются эти механические свойства. 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 разных температурах, чтобы соответствовать требованиям использования.

① Инструменты, подшипники, науглероженные и закаленные детали, а также детали с поверхностной закалкой обычно подвергаются отпуску при низкой 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 отпуску при высокой температуре 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 часто исходят из требований к характеристикам заготовки. В зависимости от температуры нагрева отпуск делится на низкотемпературный отпуск, среднетемпературный отпуск и высокотемпературный отпуск. 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 ° C, циклы M, уменьшают внутренние напряжения и хрупкость, улучшают пластическую вязкость, имеют более высокую твердость и износостойкость. Используется для изготовления измерительных инструментов, режущих инструментов, подшипников 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. Используется для изготовления шестерен, коленчатых валов 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, ее некоторое время выдерживают в тепле, а затем охлаждают на воздухе. 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 значительно улучшить ударную вязкость (значение AKV) и снизить склонность детали к растрескиванию. -После нормализующей обработки некоторых низколегированных горячекатаных стальных листов, поковок и отливок из низколегированной стали комплексные механические свойства материалов могут быть значительно улучшены, а также улучшены характеристики резки.алюминиевая часть

Нормализация имеет следующие цели и применения:

① Для доэвтектоидных сталей нормализацию применяют для устранения перегретой крупнозернистой и видманштетовой 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, что не только улучшает механические свойства, но и облегчает 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 стали 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. Для среднеуглеродистой стали более экономично и удобно использовать нормализацию, когда доступны и нормализация, и отжиг.5-осевая обработанная деталь

⑤ Для обычных среднеуглеродистых конструкционных сталей, механические свойства которых невысоки, вместо закалки и высокотемпературного отпуска можно использовать нормализацию, которая не только проста в эксплуатации, но 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 высокой температуре. Крупные зерна после высокотемпературной нормализации можно измельчить путем второй более низкотемпературной нормализации.

⑦ Для некоторых низко- и среднеуглеродистых легированных сталей, используемых в паровых турбинах и котлах, часто используется нормализация для получения бейнитной структуры, а затем после высокотемпературного отпуска они обладают хорошим сопротивлением ползучести при использовании при 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, поток воздуха 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, исходя из структуры, 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. Термическую обработку отжигом подразделяют на полный отжиг, неполный отжиг и отжиг для снятия напряжений. Механические свойства отожженных материалов можно проверить с помощью испытания на растяжение или твердости. Многие стали поставляются в отожженном термообработанном состоянии. Твердость стали можно проверить с помощью твердомера Роквелла 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 Улучшите или устраните различные структурные дефекты и остаточные напряжения, вызванные литьем, ковкой, прокаткой и сваркой стали, а также предотвратите 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 и сварки средне- и низкоуглеродистых сталей. Нагрейте заготовку на 30-50 ℃ выше температуры, при которой весь феррит превращается в аустенит, выдержите ее некоторое время, а затем медленно охладите в печи. В процессе охлаждения аустенит снова трансформируется, делая структуру стали более мелкой. .

② Сфероидизирующий отжиг. Используется для снижения высокой твердости инструментальной и подшипниковой стали после ковки. Заготовку нагревают на 20-40°С выше температуры, при которой сталь начинает образовывать аустенит, а затем медленно охлаждают после выдерживания температуры. В процессе охлаждения пластинчатый цементит в перлите приобретает сферическую форму, тем самым снижая твердость.

③ Изотермический отжиг. Применяется для снижения высокой твердости некоторых легированных конструкционных сталей с повышенным содержанием никеля и хрома при резке. Обычно его сначала охлаждают до самой нестабильной температуры аустенита с относительно высокой скоростью, и после выдержки в течение соответствующего времени аустенит превращается в троостит или сорбит, и твердость может быть снижена.

④ Рекристаллизационный отжиг. Применяется для устранения явления упрочнения (повышения твердости и снижения пластичности) металлической проволоки и листа при холодном волочении и холодной 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 нагреве 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 без плавления и выдерживании ее в течение длительного времени, а затем в медленном охлаждении после того, как диффузия различных элементов в сплаве стремится к равномерному распределению.

⑦ Отжиг для снятия напряжений. Применяется для устранения внутренних напряжений 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.