Что называется отжигом стали: что это, виды и способы

что это, виды и способы

Что такое термическая обработка стали, ее назначение, принципы и виды. Сущность горячей и холодной обработки. Химико-термическая, термомеханическая и криогенная обработка. Виды печей для термообработки. Особенности работы с цветными сплавами.

Как правило, одним из последних этапов в изготовлении изделия из стали является термическая обработка. Нагрев до требуемой температуры c дальнейшим охлаждением приводит к значительным изменениям во внутренней структуре металла. Вследствие этого он приобретает новые свойства, которые напрямую зависят от выбранных термических режимов. Термообработка стали позволяет изменять ее твердость, хрупкость и вязкость, а также делать ее устойчивой к деформации, износу и химической коррозии. К основным видам термообработки относят закалку, отпуск и отжиг. Кроме этого, существуют комбинированные способы: химико-термическая и термомеханическая обработки, сочетающие в себе нагрев и охлаждение с другими видами воздействия на структуру металла. При всем многообразии базовых видов и их разновидностей сущность у всех этих технологий одна – изменение внутренних фазных и структурных состояний металла с целью придания ему требуемых свойств.

Назначение термической обработки

Главная задача термической обработки изделия из стали — придать ему требуемое эксплуатационное качество или совокупность таких качеств. При термообработке режущего инструмента из инструментальных и легированных сталей достигается твердость 63 HRC и повышенная износостойкость. А ударный инструмент после нее должен иметь твердый поверхностный слой и пластичную ударопрочную сердцевину. Стали для изготовления пружин и рессорных пластин после термической обработки становятся прочными на изгиб и упругими, а металл для рельсов — устойчивым к деформациям и износу. Кроме того, термическими способами производят упрочнение поверхностных слоев стальных изделий, насыщая их при высокой температуре углеродом, азотом или другими соединениями, а также укрепляя закалкой нагартовку после горячей обработки давлением. Другое назначение термической обработки — это восстановление изначальных свойств металла, которое достигается их отжигом.

Преимущества термообработки металлов

Термическая обработка кардинально изменяет эксплуатационные свойства металлов, используя при этом только внутреннее перестроение их кристаллических решеток. С помощью чередования циклов нагрева и охлаждения можно в разы увеличить твердость, износостойкость, пластичность и ударную вязкость изделия. Помимо этого, термическая обработка дает возможность производить структурные изменения только в поверхностном слое на заданную глубину или воздействовать только на часть заготовки. Сочетание термообработки с горячей обработкой давлением приводит к значительному увеличению твердости металла, превышающему результаты, полученные отдельно при нагартовке или закалке. При химико-термической обработке поверхностный слой металла диффузионным способом насыщается химическими элементами, значительно повышающими его износостойкость и твердость. При этом основная часть изделия сохраняет вязкость и пластичность. С производственной точки зрения оборудование для термической обработки гораздо проще и дешевле, чем станки и установки механообрабатывающих и литейных производств.

Принцип термической обработки

Термическая обработка металлов основана на фазовых изменениях внутренней структуры, происходящих при их нагреве или охлаждении. В общем виде процесс термообработки состоит из следующих этапов:

• нагрева, изменяющего структуру кристаллической решетки металла;
• охлаждения, фиксирующего достигнутые при нагреве изменения;
• отпуска, снимающего механические напряжения и упорядочивающего полученную структуру.

Особенностью технологии термической обработки стали является то, что при нагреве до 727 ºC она переходит в состояние твердого расплава — аустенита, в котором атомы углерода проникают внутрь элементарных ячеек железа, создавая равномерную структуру. При медленном охлаждении сталь возвращается в исходное состояние, а при быстром — фиксируется в виде аустенита или других структур. От способа охлаждения и дальнейшего отпуска зависят свойства закаленной стали. Здесь соблюдается принцип: чем быстрее охлаждение и ниже температура, тем выше ее хрупкость и твердость. Термообработка является одним из ключевых технологических процессов для всех сплавов железа с углеродом. Например, получить ковкий чугун можно только путем термической обработки белого чугуна.

Виды термообработки стали

Каждый вид операций термической обработки относится к определенной группе в соответствии со своей принадлежностью к технологическому этапу. К предварительным относят нормализацию и отжиг, к основным — разнообразные способы закалки и обработки с нагревом, а к заключительным — отпуск в различных средах. Такое деление термических операций в какой-то мере является условным, т. к. иногда отпуск производят в начале термообработки, а нормализацию и отжиг — в конце. Технология горячей обработки металлов включает в себя нагревание, удержание рабочей температуры в течение требуемого периода и охлаждение с заданной скоростью. Помимо этого, для повышения износостойкости изделий из легированных сталей используется холодная термическая обработка с погружением заготовки в криогенную среду с охлаждением ниже -150 ºC.

Отжиг

Главной особенностью отжига является нагрев изделий до высокой температуры и очень медленное постепенное охлаждение. Такие термические режимы способствуют формированию равномерной кристаллической структуры и полному снятию остаточных напряжений. В зависимости от типа металла и требуемого результата отжиг делится на следующие виды:

1. Диффузионный. Деталь нагревают до температуры около 1200 ºC, а затем постепенно остужают в течение десятков часов (для массивных изделий — до нескольких суток). Обычно такой термической обработкой устраняют дендритные неоднородности структуры стали.
2. Полный. Нагрев заготовки производится за критическую точку образования аустенита (727 ºC) с последующим медленным остужением. Этот вид отжига используется чаще всего и применяется в основном для конструкционной стали. Его результатом является снижение зернистости кристаллической структуры, улучшение ее пластических свойств и понижение твердости, а также снятие внутренних напряжений. Полный отжиг иногда применяют до закалки для понижения зернистости металла.
3. Неполный. В этом случае нагрев происходит до температуры выше 727 ºC, но не более чем на 50 ºC. Результат при таком отжиге практически такой же, что и при полном, хотя он не обеспечивает полного изменения кристаллической структуры. Но он менее энергозатратный, выполняется за более короткий период, а на детали образуется меньше окалины. Такая термическая обработка используется для инструментальных и подобных им сталей.
4. Изотермический. Нагревание осуществляется до температуры, немного превышающей 727 ºC, после чего изделие сразу же переносят в ванну с расплавом при 600÷700 ºC, где оно выдерживается определенное время до окончания формирования требуемой структуры.
5. Рекристаллизационный. Эта разновидность термической обработки применяется только для устранения нагартовки после протяжки, штамповки, волочения и пр. В данном случае стальная деталь подвергается термическому нагреву ниже 727 ºC, определенное время выдерживается в этом состоянии, а затем медленно остужается.
6. Сфероидизирующий. Специальный вид отжига, применяемый к высокоуглеродистым сталям (более 0.8 %), при котором происходит трансформация перлитовой структуры из пластинчатой в зернистую (сферическую).

Еще одно достаточно распространенное применение отжига как в промышленности, так и в домашних мастерских — восстановление исходных свойств стали после неудачной закалки или проведения пробной термической обработки.

Закалка

Закалка является центральным звеном большинства процессов термической обработки, т. к. именно она обеспечивает получение требуемых эксплуатационных качеств закаливаемого металла. Закалка включает в себя три основных этапа: нагревание изделия выше 727 ºC, поддержание заданной температуры до завершения формирования требуемой кристаллической структуры и быстрое охлаждение для фиксации полученного результата. Основными технологическими параметрами при закалке являются температуры нагрева и охлаждения, а также скорости прохождения этих термических процессов. Температура нагревания низкоуглеродистой (до 0.8 %) стали напрямую зависит от процентного содержания углерода (см. график ниже): чем оно ниже, тем больше нужно разогревать изделие. Для инструментальных сталей достаточно нагревания на 30÷50 ºC выше 727 ºC. Параметры термической обработки легированных сталей сильно зависят от их состава, поэтому выбор температурных режимов для них необходимо производить по технологическим справочникам.

Скорость нагревания при термической обработке полностью зависит от марки стали, массы и формы детали, типа источника тепла и требуемого результата. Поэтому его можно подобрать или по справочным таблицам или же только опытным путем. Это же относится и к скорости охлаждения, которая также находится в зависимости от перечисленных характеристик. При выборе охлаждающей среды в первую очередь ориентируются на скорость охлаждения, но при этом учитывают и другие ее особенности. В первую очередь к ним относятся стабильность и безвредность ее состава, а также легкость удаления с поверхности изделия. Кроме того, при работе насосного и перемешивающего оборудования, используемого при термической обработке, важны такие характеристики, как вязкость и текучесть.

Отпуск

Отпуск — это, как правило, финишная операция термической обработки изделия. Он производится после закалки для снятия в стали остаточных напряжений и уменьшения ее хрупкости, а также повышения вязкости и сопротивляемости ударным нагрузкам. При отпуске деталь нагревают до температуры, которая находится ниже 727 ºC, а затем медленно остужают на воздухе. В зависимости от используемых температурных диапазонов обычно выделяют следующие типы отпусков:

1. Низкий. Нагрев осуществляется до 200 ºC. Такой отпуск применяют к режущему инструменту и цементированным сталям для сохранения высокой твердости и стойкости к износу.
2. Средний. Изделия нагревают до температуры 300÷450 ºC. Этот вид отпуска используют для повышения упругости и сопротивления усталости рессорных и пружинных сталей.
3. Высокий. Диапазон нагрева составляет 460÷710 ºC. Термическая обработка, включающая в себя закалку с высоким отпуском, у термистов носит название улучшение, т. к. в этом случае достигается наилучшее соотношение пластичности, износостойкости и вязкости.

При низкотемпературном термическом нагреве металл покрывается цветными оксидными пленками, которые меняют свою окраску в зависимости от температуры от бледно-желтого до серовато-сизого. Это довольно надежный индикатор нагрева детали, и многие производят отпуск, ориентируясь на цвет побежалости.

Химико-термическая обработка

Одна из разновидностей комбинированной термической обработки — это высокотемпературное насыщение верхнего слоя металла химическими веществами, повышающими его твердость и износостойкость. В зависимости от состава соединений, используемых для такого насыщения, химико-термическую обработку стали делят на следующие виды:

1. Цементация. Насыщение верхнего слоя стали углеродом при температуре в диапазоне от 900 до 950 ºC.
2. Нитроцементация. В этом случае термическое насыщение производится одновременно азотом и углеродом из газообразной среды при нагреве от 850 до 900 ºC.
3. Цианирование. Поверхностный слой насыщается теми же элементами, что и при нитроцементации, но из расплава солей цианидов.
4. Азотирование. Выполняется при температуре не выше 600 ºC.
5. Насыщение твердыми соединениями металлов и неметаллов (бора, хрома, титана, алюминия и кремния).

При первых четырех видах насыщение происходит из газовых сред, а при последнем — из порошков, расплавов, паст и суспензий.

Термомеханическая обработка

При механической обработке давлением в результате нагартовки происходит уплотнение и упрочнение поверхности металла. Это свойство стали используется при термомеханической обработке, сочетающей в себе горячую прокатку, волочение или штамповку с быстрой закалкой. Если горячий нагартованный металл сразу погрузить в охлаждающую среду, его уплотненная структура не успевает измениться, при этом ее твердость дополнительно повышается за счет закалки. Обычно выделяют две разновидности термомеханической обработки: высоко- и низкотемпературную, которые отличаются нагревом (выше и ниже температуры начала образования аустенита). После обоих видов необходимо проводить дополнительную термическую обработку: отпуск в температурном диапазоне 200÷300 ºC. По сравнению с обычной закалкой сочетание механической и термической обработки позволяет повысить прочность металла на 30÷40 % с одновременным увеличением его пластичности.

Криогенная обработка

Криогенная обработка заключается в охлаждении стали до критически низких температур, в результате чего в ее кристаллической решетке происходят те же процессы, что и при термической закалке на мартенсит. Для этого деталь погружается в жидкий азот, который имеет температуру -195 ºC и выдерживается в нем в течение расчетного времени, зависящего от марки стали и массы изделия. После этого она естественным образом нагревается до комнатной температуры, а затем, как и при обычной термической закалке, подвергается отпуску, параметры которого зависят от требуемого результата. У изделия из стали, обработанного таким образом, повышается не только твердость, но и прочность. Кроме того, после воздействия сверхнизких температур в нем прекращаются процессы старения и в течение времени оно не меняет своих линейных размеров.

Применяемое оборудование

Оборудование, используемое для термообработки, включает в себя пять основных категорий, которые присутствуют в любом термическом цехе:

• нагревательные установки;
• закалочные емкости;
• устройства для приготовления и подачи жидких и газообразных сред;
• подъемное и транспортное оборудование;
• измерительная и лабораторная техника.

К первому виду относятся камерные печи для термообработки металлов и сплавов. Кроме того, нагрев может осуществляться высокочастотными индукторами, газоплазменными установками и ваннами с жидкими расплавами. Отдельным видом нагревательного оборудования являются установки для химико-термической и термомеханической обработки. Загрузка и выгрузка изделий производится с помощью мостовых кранов, кран-балок и других подъемных механизмов, а перемещение между операционными узлами термической обработки — специальными тележками с крепежной оснасткой. Устройства, обеспечивающие процесс термообработки жидкими и газообразными средами, обычно располагаются вблизи соответствующего оборудования или же соединены с ним трубопроводами. Основной измерительной техникой термического цеха являются различные пирометры, а также стандартный измерительный инструмент.

Особенности термообработки цветных сплавов

Основные отличия термической обработки цветных металлов и сплавов связаны с особенностью строения их кристаллических решеток, повышенной или пониженной теплопроводностью, а также химической активностью в отношении кислорода и водорода. К примеру, практически не существует проблем с прокаливаемостью при термообработке алюминиевых и медных сплавов, а для титана это является одной из основных инженерных задач, т. к. его теплопроводность в пятнадцать раз ниже, чем у алюминия. Сплавы меди при высоких температурах активно взаимодействуют с кислородом, поэтому их термическая обработка должна выполняться в защитных средах. Алюминиевые сплавы практически инертны к атмосферным газам, а титан, напротив, имеет склонность к наводороживанию, поэтому для снижения доли водорода его необходимо отжигать в вакуумной среде.

При термической обработке изделий из деформируемых алюминиевых сплавов (профили, трубы, уголки) требуется очень точное соблюдение температуры нагрева, при этом она не очень высокая: всего 450÷500 ºC. А как можно решить эту задачу в домашних условиях минимальными средствами? Если кто-нибудь знает ответ на этот вопрос, поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях.

Отжиг стали: температура, режимы, виды

Ассортимент изделий из металла огромен и в каждом случае требуются определенные, часто специфические качества материала. Обеспечить полный перечень марок производитель не в состоянии. Металлургические предприятия предлагают сырье, отвечающее ГОСТ, которое впоследствии дорабатывается на обрабатывающих производствах. Одна из ключевых операций — отжиг стали. На этой стадии металл приобретает необходимые технические свойства для последующей обработки. Чтобы понять, что такое отжиг стали, необходимо понимать для чего он делается, и какие процессы при этом происходят.

Отжиг стали

Почему необходима термическая обработка металла

Операцию проводят с целью улучшения технологических качеств сырья. Ключевым фактором становится температура отжига стали, которую необходимо выдерживать определенное время. При этом достигаются следующие цели:

1. Снижение твердости. Качественные показатели после обработки позволяют существенно уменьшить трудозатраты, сократить время операций, используя более широкий перечень режущих инструментов.
2. Улучшение микроструктуры. Под действием высокой температуры в определенный временной промежуток происходят существенные изменения на молекулярном уровне. Полученная однородная структура стали после отжига оптимальна для последующих механических и физических операций.
3. Для снятия внутренних напряжений. В процессе первичной обработки на металлургических предприятиях в металле возникает дисбаланс кристаллической структуры. Правильно подобрав виды отжига стали, достигают необходимых характеристик металла для конкретного случая.

Иногда достаточен неполный отжиг стали для получения нужных технологических кондиций. В зависимости от желаемых качественных показателей металла могут использоваться сложные и длительные по времени режимы. Полный отжиг стали может длиться более суток для габаритных изделий. Большую часть этого времени занимают нагрев до нужной температуры и медленное остывание, регламентированное типом термической обработки при заданном стандарте.

Подробно режим отжига стали описан в специальной литературе. Некоторые операции предполагают соблюдение временного режима и точной температуры, вплоть да нескольких градусов. Если есть муфельная печь, то процедуру можно выполнить качественно. Когда такого оборудования нет, то точно провести отдельные виды термообработки будет затруднительно. Ориентироваться придется исключительно по цвету раскаленного металла.

Цвета каления стали

Сделать отжиг стали в домашних условиях можно по упрощенной схеме. Проконтролировать температуру предмета, нагретого газовой горелкой точно не получится. Регулировать режимы нагрева и остывания металла можно только примерно. При обработке стали в домашних условиях сделать структурный анализ невозможно. Определяется температура неполного отжига только визуально. Целями в бытовых условиях становятся снижение прочности и повышение обрабатываемости изделия. Микроструктура стали после отжига меняется и можно проводить дальнейшие операции.

Виды отжига

Принято делить эту операцию на два основных вида. Отжиг стали может быть 1-го и 2-го рода. В первом случае не происходит фазовой рекристаллизации, но металл приобретает нужные качества. Устраняются последствия механической обработки металла на прокатных станах, штампах.

Упрочнение поверхности стали после физического воздействия на металлургическом комбинате называют наклепом.

Главное назначение отжига стали 1-го рода — снижение прочности и повышение пластичности, необходимой для дальнейшей обработки. Частичная рекристаллизация снижает внутренние напряжения, что делает изделия более надежными и долговечными.

Отжиг стали 2-го рода характеризуется кардинальными изменениями структуры. Фазовая рекристаллизация достигается нагреванием металла выше критических точек и точным выполнением режима охлаждения по температуре и времени. Такие виды отжига и их назначение определяются производственными задачами для получения необходимых качеств металла. Критические температуры являются серьезным фактором риска.  В ряде случаев, например, при пережоге, возникают необратимые изменения в структуре. Такой металл отправляется на переплавку. Термообработка, отжиг и нормализация сталей сложный процесс дающий возможность получить из исходного сырья продукцию, отвечающую по заданным характеристикам запросы производителей конечных изделий.

Полный, неполный отжиг

Применяют термическую обработку для достижения необходимых качеств металла. Цель отжига стали определена как получение заданных технологических свойств. Они могут быть как общими, так и достаточно специфичными. Так неполный отжиг заэвтектоидной стали допустим при изготовлении конструкционных элементов, но при производстве деталей с заданными характеристиками будет недостаточен. Изменения структуры металла в обоих типах обработки различны. Играет роль не только время отжига стали, но и температура. Важным фактором успешного решения задачи является и режим охлаждения.

Полный отжиг стали

При неполном отжиге стали температура не достигает верхней критической точки. Менее жестки и требования по выдержке времени охлаждения. Выполняя полный отжиг сталей, металл разогревают выше критической точки. Затем выдерживают указанное время и точно выполняют график охлаждения. При термообработке, отжиге важно учитывать марку сырья, твердость, химический состав, поскольку технология и режимы определяются нормами ГОСТ.

Изотермический отжиг

Этот вид обработки применяется главным образом для легированных сплавов. Изометрический отжиг стали заключается в нагревании металла до аустенитного состояния с последующим ускоренным охлаждением до 660-680° C. Затем заготовку выдерживают при этой температуре, пока аустенит не превратится в перлит. После этого металл охлаждают на воздухе естественным способом.

Это самый быстрый и эффективный способ повысить пластичность металлов с высоким содержанием хрома.

Высокотемпературный отжиг нержавеющей стали и некоторых других конструкционных, инструментальных сплавов делается таким способом. Подобная технология позволяет снизить твердость легированных материалов до уровня, позволяющего эффективно обрабатывать впоследствии заготовку на металлорежущем оборудовании.

Изотермический отжиг характеризуется особым методом охлаждения. Заданное время материал выдерживается при температуре, указанной в нормах на одном уровне, а не падает постепенно, как в других вариантах обработки. Формирование однородной структуры происходит за счет полного распада аустенита и преобразований ферритов и перлитов. Таким способом обрабатывают жаростойкие сплавы.

Эффективна эта методика для обработки небольших изделий, штамповок, инструментальных заготовок.

Изотермический отжиг имеет небольшой по времени технологический цикл, однако достаточно эффективный для решения многих производственных задач.

Диффузионный отжиг

Согласно отраслевым нормам, этот вид термообработки можно отнести к экстремальным. Металл нагревается до максимально возможной температуры, превышающей критические точки. Технология часто применяется для сплавов со сложными и легкоплавкими соединениями. При этом структура заэвтектоидной стали после отжига становится менее твердой и значительно пластичнее, что позволяет использовать широкий набор приемов для дальнейшей обработки. Метод требует полного контроля и соблюдения технологии, поскольку высоки риски перегрева и пережога, что может привести частично или полностью к утрате необходимых качеств и такой металл к дальнейшим операциям будет непригоден. Точная температура полного отжига доэвтектоидной стали и других марок металла есть в специальных справочниках.

Диффузионный отжиг стали

Правильно выполненная термообработка позволяет получить:

• равновесный химический состав;
• рост зерна;
• растворение избыточных фаз;
• образование, рост пор.

Последний пункт является побочным эффектом, относится к дефектам и при производстве стараются избегать возникновения этого явления. Технология отжига стали этим методом требует навыков и знаний, понимания разницы между отдельными видами и марками металла.

Рекристаллизационный отжиг

Методика, позволяющая избавиться от многих нежелательных качеств металла. Рекристаллизационный отжиг стали проводят с целью снять наклеп и другие последствия после некоторых механических операций. Технология применяют для обработки:

• листового проката;
• проволоки;
• прутков;
• труб;
• штамповки.

После рекристаллизационного отжига стали металл приобретает необходимые характеристики для получения изделий с заданными качествами.

Выбор технологии определяется химическим составом. При процедуре материал нагревают до значений, превышающих температуру кристаллизации не менее чем на 100-200° C. Необходимые свойства появляются в разной степени в зависимости от вида обработки. Чаще используют полный отжиг. При этом структурные изменения более существенные. В ряде случаев достаточен неполный отжиг.

Температурные зоны для рекристаллизационного отжига

Особенности отжига различных видов стали

Все термические операции с металлом проводят в строгом соответствии с предписанными требованиями к каждой марке. Определяющим значением становится содержание углерода, других металлов в составе сплава. Фактором, влияющим на твердость после отжига стали, является время выдержки в печи и режим охлаждения.

Для того чтобы точно выполнить условия охлаждения часто используются 2 печи. В одной поддерживается максимальная температура, а во второй изделие выдерживают необходимое количество времени до завершения внутренних структурных процессов. Так температура отжига нержавеющей стали в первой камере может превышать 1000° С, а потом изделия выдерживают несколько часов при 900° С и охлаждают до 300° С со скоростью 50-100° С в час. Дальнейшее охлаждение проводится на воздухе.

Значительную долю в общем объеме термообработки занимают доэвтектоидные стали. Содержание углерода в них менее 0, 8%. Структуру составляют феррит и перлит, поэтому в большинстве случаев достаточно провести неполный отжиг доэвтектоидных сталей, что снизит твердость и повысит пластичность. Низкоуглеродистые сплавы используются в больших объемах в строительстве, в конструкциях, возводимых в народном хозяйстве. Однако в отдельных случаях требования к структуре металла более жесткие. Тогда необходимо проводить полный отжиг доэвтектоидных сталей для снятия напряжений и получения равновесной структуры с заданными качествами. Применяемый способ выбирается, опираясь на требования производителей, возможности имеющегося обрабатывающего оборудования. В технической документации обозначены температуры и время, необходимое при отжиге, для достижения качеств получаемых закалкой и отпуском.

В процессе термической обработки происходят сложные изменения структурного характера, которые можно анализировать только на специальном оборудовании. Разрабатывались нормы и рекомендации, опираясь на научные данные, выполнение которых в производственных условиях обязательно. Получаемая структура при отжиге и другие показатели строго регламентированы и в домашних условиях практически невыполнимы. Однако добиться изменения структурного строения, сделать металл мягким и податливым своими руками можно. Качество отожженной стали для бытового применения будет достаточным. Для домашнего мастера не важно, эвтектоидного или аустенитного класса сплав у обрабатываемой детали.

Отжиг сталей

По книжному определению, отжиг — это нагрев стали до температуры выше критической, выдержка при этой температуре и медленной охлаждение вместе с печью. На самом деле это общее определение, под которое попадают не все виды отжига. Режимы отжига зависят в первую очередь от конечных требований к стали или изделию, в первую очередь это требования по механическим или технологическим свойствам металла.

 

Содержание

Отжиг первого рода (І-го рода)

Отжиг І рода – термическая операция, состоящая в нагреве металла в неустойчивом состоянии, полученном предшествующими обработками, для приведения металла в более устойчивое состояние. Этот вид отжига может включать в себя процессы гомогенизации, рекристаллизации, снижения твердости и снятия остаточных напряжений. Особенность этого вида отжига в том, что указанные процессы протекают независимо от того происходят ли фазовые превращения при термообработке или нет. Различают гомогенизационный (диффузионный), рекристаллизационный отжиг и отжиг, уменьшающий напряжения и снижающий твердость.

Гомогенизационный отжиг

Гомогенизационный отжиг – это термическая обработка, при которой главным процессом является устранение последствий дендритной и внутрикристаллитной ликвации в слитках сталей. Ликвация повышает склонность стали, обрабатываемой давлением, к хрупкости, анизотропии свойств и таким дефектам, как шиферность (слоистый излом) и флокены. Устранение ликвации достигается за счет диффузионных процессов. Для обеспечения высокой скорости диффузии сталь нагревают до высоких (1000–1200 °С) температур в аустенитной области. При этих температурах делается длительная (10–20 час.) выдержка и медленное охлаждение с печью. Диффузионные процессы наиболее активно протекают в начале выдержки. Поэтому во избежание большого количества окалины, охлаждение с печью обычно проводят до температуры 800 — 820°С, а далее на воздухе. При гомогенизационном отжиге вырастает крупное аустенитное зерно. Избавиться от этого нежелательного явления можно последующей обработкой давлением или термической обработкой с полной перекристаллизацией сплава. Выравнивание состава стали при гомогенизационном отжиге положительно сказывается на механических свойствах, особенно пластичности.

Рекристаллизационный отжиг стали

Рекристаллизационный отжиг, применяемый для сталей после холодной обработки давлением, – это термическая обработка деформированного металла или сплава. Может применять как окончательная, так и промежуточная операция между операциями холодного деформирования. Главным процессом этого вида отжига являются возврат и рекристаллизация соответственно. Возвратом называют все изменения в тонкой структуре, которые не сопровождаются изменениями микроструктуры деформированного металла (размер и форма зерен не изменяется). Возврат сталей происходит при относительно низких (300–400°С) температурах. При этом процессе наблюдается восстановление искажений кристаллической решетки.

Рекристаллизацией называют зарождение и рост новых зерен с меньшим количеством дефектов кристаллического строения. В результате рекристаллизации образуются совершенно новые, чаще всего равноосные кристаллы. Между температурным порогом рекристаллизации и температурой плавления имеется простое соотношение: ТР ≈ (0,3–0,4)Т_ПЛ., что составляет для углеродистых сталей 670–700°С.

Отжиг для снятия напряжений

Отжиг для снятия напряжений – это термическая обработка, при которой главным процессом является полная или частичная релаксация остаточных напряжений. Такие напряжения возникают при обработке давлением или резанием, литье, сварке, шлифовании и других технологических процессах. Внутренние напряжения сохраняются в деталях после окончания технологического процесса и называются остаточными. Избавиться от нежелательных напряжений можно путем нагрева сталей от 150 до 650°С в зависимости от марки стали и способа предыдущей обработки.

Высокий отжиг стали

Эта операция часто называется высоким отпуском. После горячей пластической деформации сталь имеет мелкое зерно и удовлетворительную микроструктуру. Такое состояние сталь получает при ускоренном охлаждении после пластической деформации. Однако в структуре могут быть составляющие: мартенсит, бейнит, троостит и т. д. Твердость металла при этом может быть достаточна высока. Для повышения пластичности и соответственно снижения твердости делается высокий отжиг. Его температура ниже критической Ас1 и зависит от требований к металлу для следующей операции обработки.

 

Отжиг второго рода (ΙΙ-го рода)

Отжиг ΙΙ рода основан на использовании фазовых превращений сплавов и состоит в нагреве выше температуры превращения с последующим медленным охлаждением для получения устойчивого структурного состояния сплавов.

Полный отжиг

Полный отжиг производится для доэвтектоидных сталей. Для этого стальную деталь нагревают выше критической точки А3 на 30–50°С и после прогрева проводят медленное охлаждение. Как правило, детали охлаждают вместе с печью со скоростью 30–100°С/час. Структура доэвтектоидной стали после отжига состоит из избыточного феррита и перлита.

Основные цели полного отжига:

— устранение пороков структуры, возникших при предыдущей обработке (литье, горячая деформация, сварка, термообработка), – крупнозернистости и видманштеттовой структуры;

— смягчение стали перед обработкой резанием – получение крупнозернистости для улучшения качества поверхности и большей ломкости стружки низкоуглеродистых сталей;

— уменьшение напряжений.

Неполный отжиг

Неполный отжиг отличается от полного тем, что нагрев производится на 30–50 °С выше критической точки А1 (линия РSК на диаграмме «Железо – цементит»). Неполный отжиг доэвтектоидных сталей проводят для улучшения обрабатываемости резанием. При неполном отжиге происходит частичная перекристаллизация стали — вследствие перехода перлита в аустенит. Избыточный феррит лишь частично превращается в аустенит. Такой отжиг проводится при температуре 770 — 750°С с последующим охлаждением со скоростью 30 — 60°С/с до 600°С, далее на воздухе.

Неполный отжиг широко применяется для заэвтектоидных углеродистых и легированных сталей. Нагрев этих сталей на 10 — 30°С выше Ас1 вызывает практически полную перекристаллизацию сплава и позволяет получить зернистую (сферическую) форму перлита вместо пластинчатой. Такой отжиг называют сфероидизацией. Частицы цементита, не растворившегося при нагреве, или области аустенита с повышенной концентрацией углерода за счет неполной его гомогенизации после растворения цементита, служат центрами кристаллизации для цементита, выделяющегося при последующем охлаждении до температуры ниже А1 и принимающего в этом случае зернистую форму. В результате нагрева до температуры значительно выше А1 и растворения большей части цементита и более полной гомогенизации аустенита последующее выделение цементита ниже А1 происходит в пластинчатой форме. Если избыточный цементит находился в виде сетки, то перед этим отжигом нужно сделать нормализацию с нагревом выше Асm (желательно с охлаждением в направленном потоке воздуха).

Стали, близкие к эвтектоидному составу, имеют узкий температурный интервал нагрева (750 — 760°С) для отжига на зернистый цементит, для заэвтектоидных сталей интервал рсширяется до 770 — 790°С. Легированные заэвтектоидные стали можно нагревать до более высоких температур 770 — 820°С. Охлаждение и сфероидизация цементита происходит медленно. Охлаждение должно обеспечить распад аустенита на феррито-карбидную структуру, сфероидизацию и коагуляцию образовавшихся карбидов до 620 — 680°С.

Отжиг на зернистый перлит (маятниковый отжиг)

Для получения зернистого перлита применяют отжиг с различными вариациями термоциклирования в надкритическом и межкритическом интервале температур, маятниковые виды отжига с различными выдержками и количеством циклов.

Сталь с зернистым перлитом имеет более низкую твердость, временное сопротивление разрыву и соответственно более высокие значения характеристик пластичности. Например эвтектоидная сталь с пластинчатым перлитом имеет твердость 228НВ, а с зернистым 163НВ и соответственно временное сопротивление 820 и 630МПа, относительное удлинение 15 и 20%.

Микроструктура стали после отжига на зернистый перлит (ОЗП) выглядит следующим образом

После отжига на зернистый перлит стали обладают наилучшей обрабатываемостью резанием, при этом достигается более высокая чистота поверхности. В ряде случаев, отжиг на зернистый перлит является обязательной предварительной операцией. Например для избежания трещинообразования при высадке болтов и заклепок.

Изотермический отжиг

Изотермический отжиг заключается в нагреве стали до температуры Ас3 + (30–50°С), последующего ускоренного охлаждения до температуры изотермической выдержки ниже точки А1 и дальнейшего охлаждения на спокойном воздухе. Изотермический отжиг по сравнению с обычным отжигом имеет два преимущества:

— больший выигрыш во времени, т. к. суммарное время ускоренного охлаждения, выдержки и последующего охлаждения может быть меньше медленного охлаждения изделия вместе с печью;

— получение более однородной структуры по сечению изделий, т. к. при изотермической выдержке температура по сечению изделия выравнивается и превращение во всем объеме стали происходит при одинаковой степени переохлаждения.

Патентирование

Патентирование — операция отжига, как правило назначаемая для пружинной проволоки, с содержанием углерода 0,65 — 0,9%, перед волочением. Процесс заключается в аустенитизации металла и последующим пропускании его через расплав солей с температурой 450 — 550°С (на ДИПА это температуры изотермической выдержки в области минимальной устойчивости аустенита). Это приводит к образованию тонкопластинчатого троостита или сорбита, который позволяет получать степени обжатия более 75% для волочения и окончательное временное сопротивление 2000 — 2250МПа после ХПД.

Нормализационный отжиг (нормализация стали)

Нормализационный отжиг или нормализацию стали применяют как промежуточную операцию для смягчения стали перед обработкой резанием и для общего улучшения ее структуры перед закалкой. При нормализации доэвтектоидную сталь нагревают до температур Ас3 + (30–50°С), заэвтектоидную до Асм + (30–50°С) и после выдержки охлаждают на спокойном воздухе.

Ускоренное охлаждение по сравнению с отжигом обуславливает несколько большее переохлаждение аустенита, поэтому при нормализации получается более тонкое строение эвтектоида (тонкий перлит или сорбит) и более мелкое эвтектоидное зерно.

Прочность стали после нормализации несколько выше, чем после отжига. В заэвтектоидной стали нормализация устраняет грубую сетку вторичного цементита. При нагреве выше точки Асм вторичный цементит растворяется, а при последующем ускоренном охлаждении на воздухе не успевает образовать грубую сетку, понижающую свойства стали. В доэвтектоидной стали, как говорилось выше, нормализация позволяет устранить крупное зерно после перегрева и видманштетт после нарушения цикла ГПД.

Уксусная кислота ca oh 2 — https://www.dcpt.ru

Отжиг стали

Нужен отжиг деталей (металла)? НТУ ХПИ качественно  выполнит любые виды отжига стали.

 

Знания касающиеся отжига стали Вы можете почерпнуть из статьи.

 

Введение

 

Сплавы железо – углерод, к которым относятся и стали могут находиться в различном структурном и фазовом состоянии (рис 1). К сталям принято относить сплавы железо – углерод содержащие от 0 до 2,14 % С. Увеличение содержания углерода изменяет структуру и свойства сталей в очень широких пределах, поэтому стали принято делить на доэвтектоидные (0 – 0,78 % С), эвтектоидные (около 0,78 % С ) и заэвтектоидные (0 – 2,14 % С).

 

Рис 1. Фазовое состояние доэвтектоидных, эвтектоидных и заэвтектоидных сталей, приведенное на фрагменте диаграммы состояния железо – углерод.

 

Отжиг стали

 

Отжиг I рода

 

В зависимости от исходного состояния обрабатываемой стали и температуры выполнения отжига отжиг I рода может включать процессы гомогенизации, рекристаллизации и снимать остаточные напряжения. Характерной особенностью отжига I рода является то, что указанные процессы идут независимо от того протекают ли в сплаве при этом фазовые превращения или нет. Поэтому отжиг I рода может производиться при температурах лежащих выше или ниже температур фазовых превращений.

Этот вид отжига преимущественно предназначен для того чтобы устранять химическую или физическую неоднородность сплавов, созданную предшествующим технологическим переделом.

 

Диффузионный отжиг (гомогенизация)

 

Диффузионный отжиг назначается для выравнивания химического состава стали по сечению за счет протекания процесса диффузии. Нагрев стали при диффузионном отжиге обязательно должен быть высоким (1100 – 1200 ºС) так как только при этой температуре диффузионные процессы идут с достаточной для практической ценности скоростью.

Диффузионный отжиг в первую очередь применяется для обработки слитков легированной стали с целью уменьшения дендритной и внутрикристаллитной ликвации (неоднородности вызванной механизмом затвердевания и охлаждения отливки). Дендритная ликвация в легированной конструкционной стали повышает склонность к хрупкому излому при обработке давлением и ковке, а также приводит к анизотропии (пространственной неоднородности) свойств. Дендритная и внутрикристаллитная ликвация так же может стать причиной образования таких дефектов как флокены (тонкие внутренние трещины которые можно наблюдать на изломе в виде белых овальных пятен) и шиферность (слоистый излом). Дендритная ликвация снижает вязкость и пластичность легированной стали, поэтому не только стальные слитки, но и крупные отливки как правило подвергают гомогенизации.

В зависимости от химического состава стали, размеров отливки или слитка, а также в зависимости от массы и формы всей садки продолжительность выдержки при диффузионном отжиге составляет от 8 до 20 часов. При этом общая продолжительность обработки, включая нагрев, выдержку и медленное охлаждение может достигать 2 – 4 суток и даже более (при массивных садках металла). По возможности, диффузионный отжиг стараются проводить прямо на металлургическом предприятии, загружая в печь еще горячие слитки – в этом случае удается сэкономить значительное количество энергии необходимое на нагрев массивной садки от температуры окружающей среды.

Следует учитывать, что в результате диффузионного отжига металла образуется крупное зерно. Этот недостаток устраняется либо последующей обработкой давлением, либо проведением нормализации после предварительной механической обработки. Фасонные отливки после диффузионного отжига обычно подвергают последующему полному отжигу или нормализации для измельчения зерна и улучшения технологических и механических свойств.

 

Рекристаллизационный отжиг

 

Рекристаллизационным отжигом называют нагрев холоднодеформированной стали выше температуры рекристаллизации, выдержку при этой температуре, с последующим охлаждением. На практике этот вид отжига применяется перед холодной обработкой давлением и как промежуточная операция для снятия наклепа между операциями холодного деформирования (особенно при больших степенях деформации). Иногда рекристаллизационный отжиг стали может быть и окончательным видом термообработки.

Температура при рекристаллизационном отжиге стали обычно составляет 650 – 700 ºС и зависит от ее состава. Увеличение содержания углерода в стали и увеличение содержания в ней легирующих элементов повышает температуру рекристаллизации. Температура рекристаллизационного отжига всегда выбирается несколько выше температурного порога начала рекристаллизации, для того чтобы процесс рекристаллизации стали затронул весь объем, и протекал с более высокой скоростью. Низкоуглеродистые стали содержащие 0,08 – 0,2% С подвергают рекристаллизации при 680 – 700 ºС после таких операций как штамповка, прокатка и волочение. Высокоуглеродистые легированные стали (хромистые, хромокремнистые) подвергают рекристаллизационному отжигу при 700 – 730 ºС, обычно после операций холодной протяжки при производстве калиброванных прутков.

При проведении рекристаллизационного отжига стали одновременно может протекать процесс коагуляции и сфероидизации цементита. Этот сопутствующий процесс повышает пластичность стали (особенно высокоуглеродистой), что облегчает обработку давлением.

 

Отжиг для снятия остаточных напряжений

 

Этот вид отжига I рода применяют для отливок, деталей после обработки резанием, сварных изделий и т.п. то есть для деталей, в которых при проведении предшествующих технологических операций возникли остаточные напряжения (например, из-за неравномерного охлаждения, неоднородной пластической деформации, резкого и неоднородного термоудара).

Диапазон температур применяющихся при отжиге для снятия остаточных напряжений очень широк и сходен с температурным диапазоном отпуска. Обычно он составляет 350 – 600 ºС, но может достигать 180 – 700 ºС. Время выдержки обычно составляет несколько часов и зачастую определяется опытным путем (процесс снятия остаточных напряжений при отжиге является затухающим, и в зависимости от полноты протекания процесса выдержка может составлять от 1 – 2 до 4 – 6 часов). Механизм снятия остаточных напряжений при отжиге сходен с таковым при отпуске и осуществляется в основном за счет сдвиговой деформации.

Остаточные напряжения так же могут быть сняты и при проведении других видов отжига (протекающего в том же температурном интервале или при более высокой температуре), например при рекристаллизационном отжиге и любых видах отжига II рода.

 

Отжиг II рода (фазовая перекристаллизация)

 

Отжигом II рода называется нагрев стали до температур выше критических точек Ас₃ или Ас₁, выдержке для достижения равномерного прогрева металла и завершения аустенизации, и последующем медленном охлаждении, при котором обратные фазовые превращения приводят к достижению структурного состояния близкого к равновесному. Таким образом, после отжига углеродистой стали получаются структуры соответствующие структурам, указанным на диаграмме железо – углерод (рис. 1). Так в доэвтектоидных сталях образуется феррит + перлит; в эвтектоидных – перлит; а в заэвтектоидных – перлит + вторичный цементит.

После фазовой перекристаллизации сталь обладает низкой твердостью и прочностью, но очень высокой пластичностью. Фазовая перекристаллизация, сама по себе, измельчает зерно и устраняет многие неблагоприятные виды структуры.

Измельчая зерно, снимая остаточные внутренние напряжения и уменьшая неоднородность структуры отжиг II рода способствует наиболее эффективному повышению пластичности и вязкости по сравнению с исходными показателями (после литья, ковки и прокатки).

Отжиг II рода в технологическом цикле как правило является подготовительной термической обработкой. Фазовой перекристаллизации подвергают отливки, поковки и прокат. Снижая прочность и твердость, этот вид отжига значительно облегчает обработку резанием средне- и высокоуглеродистых сталей (особенно – легированных).

В некоторых случаях (например, для крупных отливок от которых не требуются высокие прочностные показатели) фазовая перекристаллизация может быть и окончательной термической обработкой, так как после нее в изделиях практически отсутствуют остаточные напряжения, а их деформация оказывается минимальной.

 

Полный отжиг

 

Полный отжиг заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры на 30 – 50 ºС выше температуры Ас₃, выдержке при этой температуре для полного прогрева по сечению изделий, всей садки и завершения фазовых превращений и последующем медленном охлаждении (рис. 2).

 

Рис 2. Схема охлаждения стали при полном отжиге (и нормализации).

Термокинетическая диаграмма превращения переохлажденного аустенита с указанием скорости охлаждения при полном отжиге (1) и нормализации (2).

 

Как уже говорилось выше, при полном отжиге происходит полная фазовая перекристаллизация.

При нагреве стали до температуры на 30 – 50 ºС выше температуры Ас₃ образуется аустенит с мелким зерном, поэтому при охлаждении так же образуется мелкозернистая структура, обуславливающая высокую вязкость и пластичность, и возможность достижения высоких механических свойств после окончательной термической обработки (как правило – закалки с отпуском). Чрезмерное повышение температуры нагрева выше точки Ас₃ нежелательно, поскольку это вызовет рост зерна аустенита и ухудшит свойства отожженной стали.

Время нагрева и выдержки стали при проведении полного отжига в основном определяются размерами формой и массой изделий и всей садки, а также мощностью и тепловой инерцией нагревательной печи.

Основным условием правильно проведенного полного отжига является медленное охлаждение стали после завершения ее прогрева и выдержки. Медленное охлаждение призвано обеспечить распад аустенита при малых степенях переохлаждения (рис. 2). Это позволяет избежать образования слишком дисперсной ферритокарбидной структуры (троостита и сорбита) и присущей ей более высокой твердости.

Конкретная скорость охлаждения при полном отжиге зависит от устойчивости переохлажденного аустенита и следовательно – от состава стали. Чем больше устойчивость аустенита в диапазоне температур перлитного превращения (А→П), тем медленнее необходимо проводить охлаждение. По этой причине легированные (и особенно высоколегированные) стали, обладающие высокой устойчивостью переохлажденного аустенита, необходимо охлаждать значительно медленнее (10 — 100 ºС/час). Охлаждение деформированных высоколегированных сталей, склонных к образованию флокенов, поводят особенно медленно. Нелегированные углеродистые стали можно охлаждать значительно быстрее (150 — 200 ºС/час). После распада аустенита в перлитной области охлаждение далее можно ускорять (и даже заканчивать на воздухе).

Если одной из основных задач полного отжига является снятие напряжений (например, в отливках сложной формы) медленное охлаждение необходимо проводить с печью почти до нормальной температуры.

Полному отжигу принято подвергать фасонные отливки, поковки и сортовой прокат (а также инструменты из легированных сталей перед окончательной термической обработкой).

 

Изотермический отжиг

 

При изотермическом отжиге сталь (как правило – легированную) нагревают как и для полного отжига, а затем относительно быстро охлаждают до температуры лежащей ниже температуры Ас₁ на 100 – 150 ºС (попадая в зону наиболее активного перлитного превращения А→П). Когда необходимая температура достигнута – назначают изотермическую выдержку необходимую для полного распада аустенита в перлитной области, после чего охлаждение можно снова ускорить и завершить на воздухе (рис. 3).

Преимущество изотермического отжига перед полным заключается в уменьшении длительности обработки легированных и высоколегированных сталей (которые в противном случае пришлось бы охлаждать с чрезмерно низкой скоростью). Для наибольшего ускорения изотермического отжига температуру выдержки выбирают равной или близкой к температуре наименьшей устойчивости переохлажденного аустенита в перлитной области (рис. 3). Вторым преимуществом изотермического отжига является получение более однородной структуры по сечению изделия, так как при изотермической выдержке температура выравнивается, и превращение во всем объеме стали протекает при одинаковой степени переохлаждения.

 

Рис 3. Схема охлаждения стали при изотермическом отжиге и диаграмма превращения переохлажденного аустенита с кривой охлаждения.

 

Технологической особенностью изотермического отжига является то, что он не применяется для отжига очень массивных садок металла (20 – 30 тонн и более), поскольку одновременное охлаждение таких садок по всему объему невозможно.

Изотермический отжиг улучшает обрабатываемость средне и высокоуглеродистых сталей резанием, чистоту поверхности, и уменьшает деформации при последующей закалке. Он применяется для поковок и заготовок относительно небольших размеров.

 

Неполный отжиг

 

Неполный отжиг стали отличается от полного тем, что нагрев ведут до более низкой температуры (лишь на 10 – 25 ºС выше температуры Ас₁). При этом происходит лишь частичная перекристаллизация стали, затрагивающая  превращение перлит – аустенит. Избыточный феррит только частично превращается в аустенит и поэтому основная его часть не подвергается перекристаллизации. По этой причине неполный отжиг можно применять только если предварительная обработка не создала крупного зерна и других структурных дефектов.

Для доэвтектоидных сталей неполный отжиг применяется для улучшения обрабатываемости и способности к холодной пластической деформации.

Для заэвтектоидных сталей неполный отжиг является основным видом отжига, в то время как другие виды отжига для них почти не применяются. В этих сталях при нагреве на 10 – 25 ºС выше температуры Ас₁ происходит практически полная перекристаллизация, а при последующем замедленном охлаждении перлит можно получить в зернистой форме вместо пластинчатой (рис. 4). Такой вид отжига называют сфероидизацией, и он будет рассмотрен подробнее ниже.

 

 

Рис 4. Микроструктура заэвтектоидной стали содержащей 1,2% С после отжига на зернистый перлит (сфероидизации) Х500.

 

Сфероидизация

 

Как уже было отмечено выше, сфероидизацией называется отжиг эвтектоидных и заэвтектоидных сталей на зернистый перлит (рис. 4). Частицы цементита не растворившегося при нагреве до температуры на 10 – 25 ºС выше температуры Ас₁ и микрообъемы с повышенной концентрацией углерода в аустените становятся центрами кристаллизации для цементита выделяющегося при последующем охлаждении ниже точки Ас₁. При таком порядке кристаллизации цементит принимает зернистую форму. В противном случае (при нагреве значительно выше температуры Ас₁ и практически полном растворении избыточного цементита в аустените и гомогенизации самого аустенита, последующее выделение перлита при охлаждении происходит в пластинчатой форме.

Стали близкие по составу к эвтектоидным при сфероидизационном отжиге имеют наиболее узкий интервал нагрева (750 – 760 ºС). Для заэвтектоидных сталей интервал шире (770 – 790 ºС). Легированные и высоколегированные заэвтектоидные стали можно нагревать до более высоких температур и в еще более широком диапазоне (770 – 820 ºС).

При сфероидизации стали применяется только медленное охлаждение (около 25 — 50 ºС/час). Оно должно обеспечить распад аустенита на ферритокарбидную структуру, и сам процесс сфероидизации и коагуляции образующихся карбидов. Замедленное охлаждение ведут до (620 – 680 ºС) после чего вообще применяют дополнительную выдержку в течение 1 – 3 часов. Лишь после завершения этой стадии дальнейшее охлаждение можно ускорять.

Сталь с зернистым перлитом имеет более низкую твердость (около 160 HB) и предел прочности, чем сталь с пластинчатым (210 – 240 HB). Относительное удлинение и сужение стали с зернистым перлитом выше (относительное удлинение составляет 20% и 15% соответственно).

Сфероидизационному отжигу подвергают тонкие листы и прутки из легированной среднеуглеродистой и высокоуглеродистой стали перед холодной штамповкой или волочением. Но наиболее часто сфероидизации подвергают шарикоподшипниковые и заэвтектоидные инструментальные стали перед окончательной термической обработкой (закалкой и отпуском).

 

Высокий отпуск (“низкий отжиг”)

 

На практике встречаются случаи (например после горячей механической обработки) когда не требуется полная фазовая перекристаллизация (отжиг II) рода. Так после горячей механической обработки сталь обычно имеет мелкое зерно и приемлемую микроструктуру, но вследствие ускоренного охлаждения легированные стали могут получить разнородную неравновесную структуру (сорбит, троостит, бейнит или даже мартенсит), и как следствие – высокую твердость и наличие остаточных напряжений. В этом случае и применяется высокий отпуск (650 – 680 ºС), иногда именуемый низким отжигом. При нагреве до указанных температур происходит распад мартенсита, коагуляция выделившихся карбидов, снятие остаточных напряжений и стремительное снижение твердости.

Для высоколегированных сталей, у которых может и не быть полного перлитного превращения, высокий отпуск (низкий отжиг) является единственной термической обработкой позволяющей существенно снизить их твердость.

Общайтесь с нами:

основные виды, плюсы и минусы

Термообработка металла является важной частью производственного процесса в цветной и чёрной металлургии. После этой процедуры материалы приобретают необходимые характеристики. Термообработку использовали довольно давно, но она была несовершенна. Современные методы позволяют достичь лучших результатов с меньшими затратами, и снизить стоимость.

Особенности термической обработки

Для придания нужных свойств металлической детали она подвергается термической обработке. Во время этого процесса происходит структурное изменение материала.

Металлические изделия, используемые в хозяйстве, должны быть устойчивыми к внешнему воздействию. Чтобы этого достичь, металл необходимо усилить при помощи воздействия высокой температуры. Такая обработка меняет форму кристаллической решётки, минимизирует внутреннее напряжение и улучшает его свойства.

Виды термической обработки стали

Термообработка стали сводится к трём этапам: нагреву, выдержке и быстрому охлаждению. Существует несколько видов этого процесса, но основные этапы у них остаются одинаковыми.

Выделяют такие виды термической обработки:

• Техническая (отпуск, закалка, криогенная обработка, старение).
• Термомеханическая, при которой используют не только высокую температуру, но и физическое воздействие на металл.
• Химико-термическая включает в себя термическую обработку металла с последующим воздействием на поверхность азотом, хромом или углеродом.

Отжиг

Это производственный процесс нагрева металла до заданной температуры, а затем медленного охлаждения, которое происходит естественным путём. В результате этой процедуры устраняется неоднородность металла, снижается внутреннее напряжение, и уменьшается твёрдость сплава, что значительно облегчает его переработку. Существует два вида отжига: первого и второго рода.

При отжиге первого рода фазовое состояние сплава изменяется незначительно. У него есть разновидности:

• Гомогенизированный — температура составляет 1100−1200 °C, металл выдерживается от 7−14 часов в таких условиях.
• Рекристаллизационный — температура отжига 100−200 °C, эта процедура используется для клёпаной стали.

При отжиге второго рода происходит фазовое изменения металла. Процесс имеет несколько видов:

• Полный отжиг — металл нагревается на 25−40 °C выше критического значения для этого материала и охлаждается со специальной скоростью.
• Неполный — сплав нагревается до критической точки и долго остывает.
• Диффузионный — отжиг производится при температуре 1100−1200 °C.
• Изотермический — нагрев металла происходит как при полном отжиге, но охлаждение ниже критической температуры, остывание на открытом воздухе.
• Нормализованный — производится полный отжиг металла с остыванием на воздухе.

Закалка

Это процесс манипуляции металлом для достижения мартенситного превращения, чем обеспечивается повышенная прочность и уменьшенная пластичность изделия. При закалке сплав нагревают до критического значения, как и при отжиге, но процесс охлаждения производится значительно быстрее, и для этого используют ванную с жидкостью. Существует несколько видов закалки:

• Закалка в одной жидкости, для мелких деталей используют масло, а для крупных — воду.
• Прерывистая закалка — понижение температуры происходит в два этапа: резкое охлаждение до температуры в 300 °C, с помощью воды, а затем изделие помещают в масло или на открытый воздух.
• Ступенчатая — при достижении металла необходимой температуры, его охлаждают в расплавленных солях, а затем на открытом воздухе.
• Изотермическая — сходный со ступенчатой, отличается во времени выдержки.
• Закалка с самоотпуском, сплав охлаждается не полностью, оставляется тёплый участок в середине. В результате металл получает повышенную прочность и высокую вязкость. Такое сочетание отлично подходит для ударных инструментов.

Неправильно сделанная закалка может привести к появлению таких дефектов:

• обезуглероживание;
• трещины;
• коробление или поводки.

Главная причина поводок и трещин — неравномерное изменение размера детали при охлаждении или нагреве. Они также могут возникнуть при резком повышении прочности в отдельных местах. Лучший способ избежать этих проблем — медленное охлаждение металла до значения мартенситного превращения.

Поводка и коробление возникает при неравномерном охлаждении искривлённых деталей. Эти дефекты довольно невелики и могут быть исправлены шлифованием. Предварительный отжиг деталей и их постепенный и равномерный нагрев помогут избежать коробления.

Обезуглероживание металла происходит в результате выгорания углерода при длительном нагреве. Интенсивность процесса зависит от температуры нагрева, чем она выше, тем быстрее процесс. Для исправления деталь нагревают в нейтральной среде (муфельной печи).

Окалины на поверхности металла приводят к угару и деформации изделия. Это снижает скорость нагрева и делает механическую обработку более трудной. Окалины удаляются химическим или механическим способом. Для того чтобы избежать их появления, нужно использовать специальную пасту (100 г жидкого стекла, 25 г графита, 75 г огнеупорной глины, 14 г буры, 100 г воды, 30 г карборунда). Состав наносится на изделия и оставляется до полного высыхания, а затем нагревается как обычно.

Отпуск

Он смягчает воздействие закалки, снимает напряжение, уменьшает хрупкость, повышает вязкость. Отпуск производится с помощью нагрева детали, закалённой до критической температуры. В зависимости от значения температуры можно получить состояния тростита, мартенсита, сорбита. Они отличаются от похожих состояний в закалке по свойствам и структуре, которая более точечная. Это увеличивает пластичность и прочность сплава. Металл с точечной структурой имеет более высокую ударную вязкость.

В зависимости от температуры различают такие виды отпуска: низкий, средний, высокий.

Для точного определения температуры используют таблицу цветов. Плёнка окислов железа придаёт металлу разные цвета. Она появляется, если изделие очистить от окалин и нагреть до 210 °C, при повышении температуры толщина плёнки увеличивается.

При низком отпуске (температура до 300 °C) в составе сплава остаётся мартенсит, который изменяет структуру материала. Кроме того, выделяется карбид железа. Это увеличивает вязкость стали и уменьшает её твёрдость. При низком отпуске металл охлаждают в соляных и масляных ваннах.

Высокий отпуск значительно улучшает механические свойства стали, увеличивает вязкость, пластичность, прочность. Её широко используют для изготовления рессор, шатунов двигателей, кузнечных штампов, осей автомобилей. Для мелкозернистой легированной стали отпуск проводят сразу после нормализации.

Чтобы увеличить обрабатываемость металла, его нормализацию производят при высокой температуре (970 °C), что повышает его твёрдость. Для уменьшения этого параметра делают высокий отпуск.

Криогенная обработка

Изменения структуры металла можно добиться не только высокой температурой, но и низкой. Обработка сплава при температуре ниже 0 °C широко применяется в разных отраслях производства. Процесс происходит при температуре 195 °C.

Плюсы криогенной обработки:

• Снижает количество аустенита, что придаёт устойчивость размерам деталей.
• Не требует последующего отпуска, что сокращает производственный цикл.
• После такой обработки детали лучше поддаются шлифовке и полировке.

Химико-термическая обработка

Химико-термическая обработка включает в себя не только воздействие с помощью высокой температуры, но и химическое. Результатом этой процедуры является повышенная прочность и износостойкость металла, а также придание огнестойкости и кислотоустойчивости.

Различают такие виды обработки:

• Цементация.
• Азотирование.
• Нитроцементация.
• Борирование.

Цементация стали — представляет собой процесс дополнительной обработки металла углеродом перед закалкой и отпуском. После проведения процедуры повышается выносливость изделия при кручении и изгибе.

Перед началом цементации производится тщательное очищение поверхности, после чего её покрывают специальными составами. Процедуру производят после полного высыхания поверхности.

Различают несколько видов цементации: жидкая, твёрдая, газовая. При первом виде используют специальную печь-ванную, в которую засыпают 75% соды, 10% карбида кремния, 15% хлористого натрия. После чего изделие погружают в ёмкость. Процесс протекает в течение 2 часов при температуре 850 °C.

Твёрдую цементацию удобно выполнять в домашней мастерской. Для неё используют специальную пасту на основе кальцинированной соды, сажи, щавелево-кислого натрия и воды. Полученный состав наносят на поверхность и ждут высыхания. После этого изделие помещают в печь на 2 часа при температуре в 900 °C.

При газовой цементации используют смеси газов, содержащие метан. Процедура происходит в специальной камере при температуре в 900 °C.

Азотирование стали — процесс насыщения поверхности металла азотом при помощи нагрева до 650 °C в аммиачной атмосфере. После обработки сплав увеличивает свою твёрдость, а также приобретает сопротивление к коррозии. Азотирование, в отличие от цементации, позволяет сохранить высокую прочность при больших температурах. А также изделия не коробятся при охлаждении. Азотирование металла широко применяется в промышленности для придания изделию износостойкости, увеличения твёрдости и защиты от коррозии.

Нитроцементация стали заключается в обработке поверхности углеродом и азотом при высокой температуре с дальнейшей закалкой и отпуском. Процедура может осуществляться при температуре 850 °C в газовой среде. Нитроцементацию используют для инструментальных сталей.

При борировании стали на поверхность металла наносят слой бора. Процедура происходит при температуре 910 °C. Такая обработка используется для повышения стойкости штампового и бурового инструментов.

Термомеханическая обработка

При использовании этого метода применяют высокую температуру и пластическую деформацию. Различают такие виды термомеханической обработки:

• Высокотемпературная.
• Низкотемпературная.
• Предварительная.

При высокотемпературной обработке деформация металла происходит после разогрева. Сплав подогревают выше температуры рекристаллизации. После чего производится закалка с отпуском.

Высокотемпературная обработка металла:

• Повышает вязкость.
• Устраняет отпускную хрупкость.

Такой обработке подвергают конструкционные, инструментальные, углеродистые, пружинные, легированные стали.

При низкотемпературной обработке заготовку после охлаждения выдерживают при температуре ниже значения рекристаллизации и выше мартенситного превращения. На этом этапе делают пластическую деформацию. Такая обработка не даёт устойчивости металлу при отпуске, а для её осуществления необходимо мощное оборудование.

Для осуществления термомеханической обработки необходимо применять специальные приспособления для давления, нагрева и охлаждения заготовки.

Термообработка цветных сплавов

Цветные металлы отличаются по своим свойствам друг от друга, поэтому для них применяют свои виды термообработки. Для выравнивания химического состава меди её подвергают рекристаллизационному отжигу. Латунь обрабатывают при низкой температуре (200 °C). Бронзу подвергают отжигу при температуре 550 °C. Магний закаляют, отжигают и подвергают старению, алюминий подвергают похожей обработке.

В чёрной и цветной металлургии широко применяются разные виды термической обработки металлов. Их используют для получения нужных свойств у сплавов, а также экономии средств. Для каждой процедуры и металла подбираются свои значения температуры.

Отжиг стали: теория и процессы

Отжиг стали – это термическая обработка, при которой сталь нагревают:

• выше верхней критической температуры Ас₃ – полный отжиг;
• между критическим температурами Ас₁ и Ас₃ – неполный отжиг;
• ниже критических температур – низкий отжиг.

После нагрева следует медленное охлаждение, чаще всего с печью.

Нагрев выше температуры Ас₃ обеспечивает полную перекристаллизацию стали, а медленное охлаждение обеспечивает распад аустенита на полностью феррито-перлитную структуру (рисунок 1).

Рисунок 1 — Среднеуглеродистая сталь 40 после полного отжига.
Феррито-перлитная структура.

Цели отжига стали

Основными целями отжига стали являются перекристаллизация стали и устранение внутренних напряжений. Отжиг, как и нормализация, является первоначальной операцией термической обработки. Цель отжига – устранить дефекты предыдущих металлургических операций (литья, прокатки, ковки) или подготовить сталь к последующим технологическим операциям, например, обработке резанием или закалке. Часто отжиг является заключительной термической операцией, когда свойства стали после отжига удовлетворяют требованиям к детали или изделию.

Полный отжиг стали

Полный отжиг – нагрев выше верхней критической температуры с последующим медленным охлаждением – решает обе эти задачи. При нагреве феррито-перлитная структура стали переходит в аустенитную, а затем при охлаждении аустенит превращается обратно в феррит и перлит – происходит полная перекристаллизация. Крупнозернистая феррито-перлитная структура, характерная для стали после литья или ковки, после полного отжига превращается в структуру из мелких зерен феррита и перлита.  Интервалы температуры полного отжига показаны на рисунке 2 для стали с различным содержанием углерода.

Область температуры для полного отжига стали.

Неполный отжиг стали

Неполный отжиг стали – нагрев между выше температуры Ас₁, но ниже температуры Ас₃ – проводят, когда структура стали не слишком крупнозернистая и нет видманштеттова структура феррита. Этот отжиг иногда называют межкритическим. В этом случае происходит только перекристаллизация только перлитной структуры, а феррит остается без изменений. Понятно, что неполный отжиг является более экономичным, чем полный.

Низкий отжиг стали

Низкий отжиг проводят ниже обеих критических точек. Поэтому этот отжиг еще называют подкритическим. При этом отжиге не образуется аустенита. Низкий отжиг стали проводят в тех случаях, когда исходная структура не требует исправления и нет необходимости в ее перекристалиизации. Цель низкого отжига – только снизить внутренние напряжения в детали за счет механизмов возврата, рекристаллизации, роста зерна и аггломерации карбидов. Если исходная структура стали бейнитная или мартенситная, то такую операцию называют не отжигом, а отпуском.

Низкий отпуск является одним из способов сфероидизации стали.

Диффузионный отжиг

Диффузионный отжиг является вариантом полного отжига. Его проводят для стальных слитков. Для литой стали характерны неоднородность химического состава, а также дендритная ликвация. Операцию диффузионнго отжига, которую называют также гомогенизацией, проводят при высокой температуре, обычно до 1000-1100 °С. Такой нагрев с выдержкой приводит к устранению или смягчению дендритной неоднородности. Однако в результате такого высокого нагрева возникает  крупнозернистая структура, которая требует дополнительной термической обработки, обычно – отжига. Если диффузионный отжиг применялся к слиткам, которые предназначены для обработки металлов давлением (прокатке, ковке), то в отжиге нет необходимости – зерно измельчится последующей пластической деформацией.

Охлаждение стали при ее отжиге

Скорость охлаждения при отжиге стали не должна быть более 50-100 °С в час, что может достигаться только при охлаждении с печью. Это обеспечивает превращение аустенита с минимальной степенью переохлаждения и гарантирует образование равновесной феррито-перлитной структуры.

Изотермический отжиг

Чтобы избежать трудностей контроля скорости охлаждения стали при отжиге, а также сократить длительность отжига, вместо классического отжига с медленным охлаждением на практике часто применяют так называемый изотермический отжиг. Он отличается от обычного полного отжига тем, что сталь от температуры отжига охлаждают быстро до температуры на 50-100 °С ниже критической точки Ас₁ и выдерживают при ней столько, сколько требуется для полного превращения аустенита.

Источники:
1. Гуляев А. П. Металловедение, 1986.
2. The Heater’s Guide: Practices and Procedures for Irons and Steels, AMS International, 1995.

Краткое руководство по отжигу: что такое отожженный металл?

Отжиг — это особый процесс термической обработки, изменяющий свойства металла. Хотя существует множество различных видов термообработки, отжиг популярен, потому что он увеличивает пластичность и снижает твердость. В этом посте мы расскажем все, что вам нужно знать о процессе отжига.

Что такое процесс отжига?

Отжиг — это процесс термообработки, который является обычным в производстве, поскольку он улучшает физические, а иногда и химические свойства металла, делая его более долговечным и обрабатываемым.При нагревании во время определенного процесса отжига атомы мигрируют в своей кристаллической решетке, и количество атомных дислокаций уменьшается, что приводит к изменениям как пластичности, так и твердости. По мере охлаждения материал снова кристаллизуется.

Для многих сплавов, включая наиболее распространенную в производстве углеродистую сталь, свойства металла определяются размером кристаллических зерен и фазовым составом. Оба изменяются при нагревании и охлаждении. Зная состав кристаллических зерен и фазовую диаграмму, можно использовать отжиг как термообработку для превращения металла из твердого в мягкий, хрупкого в пластичный.В результате металл будет более пластичным, что является очевидным преимуществом при производстве.

В чем преимущество отжига?

Как уже говорилось, отжиг используется для того, чтобы сделать металл более пластичным и менее хрупким. Вот три основных преимущества отжига:

• Отжиг делает металлы более пластичными. Когда металл прочнее и пластичнее, это дает производителям больше свободы в процессе изготовления. Снижается риск разрушения материала из-за изгиба или сжатия.
• Отжиг может также улучшить обрабатываемость металла и продлить срок службы инструментов. Твердые, хрупкие металлы могут привести к износу инструментов в магазине. Отжиг металлов снижает износ и вероятность повреждения инструментов.
• Отжиг снимает так называемое остаточное напряжение. Остаточное напряжение — это то, что остается в металле после того, как первоначальная причина напряжения устранена. Например, остаточное напряжение от профилирования может вызвать зев конструкции при резке ленточной пилой. Остаточное напряжение может усложнить будущие процессы, и отжиг — отличный способ его снять.

Какие металлы обычно подвергают отжигу?

Чаще всего в обрабатывающей промышленности отжигают многие виды стали и чугуна. Есть также определенные типы алюминия, меди и латуни, которые можно отжигать. В то время как сталь обычно охлаждают до комнатной температуры на неподвижном воздухе, медь и латунь также можно закалить в воде.

Каковы этапы процесса отжига

В процессе отжига есть три основных этапа:

1. Восстановление
2. Рекристаллизация
3. Рост зерен

Восстановление

Металл состоит из решетки кристаллических структур, которые известный как зерна.Иногда сама структура зерен вызывает напряжение в металле. Во время первой фазы процесса отжига, называемой восстановлением, используется печь или другой тип источника тепла для повышения температуры материала до точки, при которой снимаются внутренние напряжения.

Перекристаллизация

Во время перекристаллизации дальнейший нагрев повышает температуру металла чуть ниже его точки плавления, достаточно высокую, чтобы атомы перекристаллизовались, и достаточно низкую, чтобы металл не плавился.

Рост зерна

На стадии роста зерна новые кристаллические зерна становятся полностью развитыми по мере охлаждения металла, не испытывающего первоначального напряжения металла. Окончательный состав, включая пластичность и твердость, определяется скоростью охлаждения. После отжига металла возможна заключительная обработка, например формовка, штамповка или формовка.

Когда вы обнаружите, что отожженные металлы используются чаще всего?

Чаще всего его можно найти в:

• Листовые металлы, такие как холоднокатаный стальной лист и оцинкованный стальной лист, подвергаются отжигу, потому что процесс холодной прокатки создает слишком большую твердость для дальнейшей обработки.Отжиг восстанавливает их пластичность и формуемость, что позволяет производить дальнейшее изгибание, штамповку, формование / растяжение или резку без растрескивания или потери стабильности размеров.
• Пруток и металлическая проволока, подвергнутые холодной обработке, часто подвергаются отжигу, поскольку процесс протяжки их через матрицу вызывает напряжения в их зернах. Это повышение прочности и хрупкости металла называется наклепа. Отжиг снимает это напряжение наклепа, что может облегчить дополнительные этапы волочения или учесть определенные механические свойства готовой стали.Обычно указанные полутвердые и крайне мягкие условия являются результатом контроля конечных механических свойств в процессе отжига.
• Алюминий обычно подвергают отжигу для выполнения экстремальных операций формовки и вытяжки, которые в противном случае могли бы вызвать растрескивание или разрыв металла. Детали, подвергнутые глубокой вытяжке, часто называют полностью отожженными, отпущенными или полностью мягкими изделиями.
• Отжиг также используется для повышения однородности материалов, если сварка привела к возникновению остаточных напряжений в зоне термического влияния.

Чем отличается отжиг от нормализации?

В отличие от отжига, нормализация — это процесс увеличения твердости. Чтобы нормализовать металл, вы увеличиваете температуру материала выше аустенитного диапазона, а затем охлаждаете его на воздухе комнатной температуры. Аустенизация означает нагрев металла до температуры, при которой его кристаллическая структура меняется с феррита на аустенит. Если вам нужен более мягкий и пластичный металл, выберите отжиг. Если вам нужен более твердый и менее пластичный металл, выберите нормализацию.В любом случае, обе термические обработки приводят к получению металлов с меньшим напряжением и большей обрабатываемостью.

Kloeckner работает с рядом партнеров по термообработке стали, чтобы предоставить нашим клиентам качественные детали, соответствующие их спецификациям. Мы предлагаем термически обработанные изделия под ключ из нашего общенационального склада листового, пруткового и листового проката. Пожалуйста, свяжитесь с Kloeckner Louisville или позвоните по телефону (678) 259-8800, если вам нужна термообработка.

ГЛОССАРИЙ | worldsteel

Язык из стали

Этот глоссарий представляет собой введение в мир стали.

Сплав

Материал с металлическими свойствами, состоящий из двух или более веществ, по крайней мере одно из которых должно быть металлом.

Отжиг

Процесс термообработки, при котором стальные изделия повторно нагреваются до подходящей температуры для снятия напряжений от предыдущей обработки и для их смягчения и / или улучшения их обрабатываемости и свойств холодной штамповки.

Видимое использование стали (ASU)

ASU получается путем суммирования поставок (определяемых как то, что выходит из ворот завода производителя стали) и чистого прямого импорта.В качестве единицы измерения worldsteel использует метрическую тонну.

Бар

Готовое стальное изделие, как правило, плоской, квадратной, круглой или шестиугольной формы. Прокат из заготовок производится двух основных видов: товарный и специальный.

Производство стали в кислородном кислороде

Производство стали путем окисления путем впрыскивания кислорода через фурму над расплавленной смесью чугуна и стального лома.

Бессемеровский процесс

Процесс производства стали путем вдувания воздуха в расплавленный чугун через дно конвертера.

Заготовка

Полуфабрикат из стали с квадратным поперечным сечением до 155 мм x 155 мм. Этот продукт либо прокатывается, либо непрерывно разливается, а затем превращается прокаткой для получения готовой продукции, такой как катанка, товарные прутки и другие профили. Ассортимент полуфабрикатов размером более 155 мм х 155 мм называется блюмсом.

Пустой

Стальной лист высокой точности размеров, простой или сложной формы, иногда различной толщины, составляющий в основном части кузова автомобилей.

Доменная печь

Печь для выплавки чугуна из железной руды.

Блум

См. Заготовку

Углеродистая сталь

Тип стали, основным легирующим элементом которой является углерод.

Науглероживание

Повышение содержания углерода в стали за счет диффузии углерода в поверхность, что позволяет термически обработать поверхность до образования твердого износостойкого слоя.

Литой

Объект, сформированный с помощью формы.

Уголь

Первичное топливо, используемое производителями черной металлургии.

Покрытие

Нанесение защитного слоя на внешнюю поверхность материала с использованием различных методов, например, цинкования.

Катушка

Готовое стальное изделие, такое как лист или полоса, намотанное или свернутое после прокатки.

Кокс

Форма обугленного угля, сжигаемого в доменных печах для восстановления окатышей железной руды или других железосодержащих материалов.

Коксовые печи

Печи для производства кокса. Уголь обычно сбрасывается в печи через отверстия в крыше и нагревается за счет сжигания газа в дымоходах в стенах коксовой батареи. После нагревания в течение примерно 18 часов торцевые дверцы снимаются, и толкатель толкает кокс в тушильную тележку для охлаждения перед подачей в доменную печь.

Холодная прокатка

Прохождение листа или полосы, которые ранее были горячекатаны и сняты, через холодные валки (ниже температуры размягчения металла).Холодная прокатка делает продукт более тонким, гладким и прочным, чем можно сделать только горячей прокаткой.

Непрерывное литье

Процесс затвердевания стали в виде непрерывной полосы, а не отдельных слитков. Расплавленную сталь разливают в формы с открытым дном и водяным охлаждением. Когда жидкая сталь проходит через форму, внешняя оболочка затвердевает.

CRC

Холоднокатаный рулон (см. Холодная прокатка)

Сырая сталь

Сталь в первом твердом состоянии после плавления, пригодная для дальнейшей обработки или продажи.Синоним необработанной стали.

Прямой переход

Группа процессов производства железа из руды без превышения температуры плавления. Доменная печь не нужна.

Электродуговая печь

Печь для плавления стального лома с использованием тепла, выделяемого электрической дугой большой мощности. Во время процесса плавки элементы добавляются для достижения правильного химического состава, а кислород вдувается в печь для очистки стали.

Электротехническая сталь

Специально изготовленные холоднокатаные листы и полосы, содержащие кремний, обработанные для получения определенных магнитных характеристик для использования в электротехнической промышленности.

Плоский прокат

Вид готового стального проката, например стальная полоса и лист.

Горячее цинкование

Процесс, при котором сталь обеспечивает длительную защиту от коррозии путем покрытия ее расплавленным цинком.

Стан горячей и холодной прокатки

Стан горячей прокатки: оборудование, на котором затвердевшая сталь, предварительно нагретая до высокой температуры, непрерывно прокатывается между двумя вращающимися цилиндрами.
Стан холодной прокатки: оборудование, которое уменьшает толщину плоского стального проката путем прокатки металла между цилиндрами из легированной стали при комнатной температуре.

Чугун

Чугун, полученный в доменной печи.

HRC

Горячекатаный рулон (см. Горячая прокатка)

Слиток

Металлический блок, отлитый в особую форму для удобства дальнейшей обработки.

Потоковое производство полосы (ISP)

ISP производит горячекатаный рулон толщиной до 1 мм и берет свое начало в результате совместных разработок компании Arvedi с немецким производителем заводов Mannesmann Demag в конце 1980-х годов.

Комбинат

Крупномасштабный завод, объединяющий производство чугуна и стали, обычно на основе кислородной печи. Может также включать системы превращения стали в готовую продукцию.

Железная руда

Первичное сырье при производстве стали.

Ковш металлургия

Процесс, при котором условия (температура, давление и химический состав) регулируются в ковше сталеплавильной печи для повышения производительности на предыдущих и последующих этапах, а также качества конечного продукта.

Известняк

Используется в сталелитейной промышленности для удаления примесей из чугуна, производимого в доменных печах. Известняк, содержащий магний, называемый доломитом, также иногда используется в процессе очистки.

Линия трубы

Используется для транспортировки газа, нефти или воды, как правило, по трубопроводам или распределительной системе.

Сортовой прокат

Вид готового стального проката, например рельс и стальной пруток.

Травма с временной потерей трудоспособности

Любая производственная травма, в результате которой сотрудник компании, подрядчика или стороннего подрядчика не может вернуться на работу в следующий запланированный рабочий период.Возврат к работе с ограничениями на работу не является статусом травмы с потерей рабочего времени, независимо от того, насколько минимальны или суровы ограничения, при условии, что это произойдет в следующую запланированную смену сотрудника. Частота травм с временной потерей трудоспособности (LTIFR) рассчитывается как количество травм с временной потерей трудоспособности на миллион человеко-часов.

Механические трубки

Сварные или бесшовные трубы, производимые в большом количестве форм с меньшими допусками, чем другие трубы.

Мини-мельница

Небольшой сталеплавильный завод на базе ДСП, производящий новую сталь в основном из стального лома.Также может включать производство готовой металлопродукции.

Тонна нетто

См. Тонны

Трубы нефтепромысловые (OCTG)

Труба, используемая в скважинах в нефтегазовой отрасли, состоящая из обсадных, насосно-компрессорных и бурильных труб. Обшивка — структурный фиксатор стен; НКТ используются в обсадных нефтяных скважинах для транспортировки нефти на уровень земли; бурильная труба используется для передачи мощности на роторный буровой инструмент ниже уровня земли.

Мартеновский процесс

Процесс производства стали из жидкого чугуна и лома.Мартеновская печь имеет неглубокий под и свод, которые помогают удалять примеси из расплавленного чугуна. Пламя и газы проходят через верхнюю часть закрытого очага, а тепло отражается вниз на материал в очаге. Этот процесс был заменен основным кислородным процессом в большинстве современных установок.

Пеллеты

Обогащенная форма железной руды в форме маленьких шариков.

Травление

Использование химикатов для удаления окалины с готовой стали.

Чугун

Продукт, полученный при плавке железной руды с использованием высокоуглеродистого топлива, такого как кокс

Пластина

Плоский прокат из слябов или слитков большей толщины, чем лист или полоса.

Арматура стальная

Арматурный стержень

Стенд рафинирования

Стадия в процессе производства необработанной стали, во время которой неочищенная сталь подвергается дальнейшему рафинированию (т. Е. Удаляется большинство остаточных примесей), и перед отливкой могут быть внесены другие металлы.

Прокатный стан

Оборудование, которое уменьшает и преобразует форму полуфабрикатов или полуфабрикатов из стали путем пропускания материала через зазор между валками, который меньше, чем входящие материалы.

Полуфабрикаты

Стальные изделия, такие как заготовки, блюмы и слябы. Эти продукты могут быть получены путем прямой непрерывной разливки горячей стали или путем разливки жидкой стали в слитки, которые затем подвергаются горячей прокатке в полуфабрикаты.

Лист

Плоский прокат более 12 дюймов шириной и меньшей толщины, чем лист.

Шпунт

Прокатные профили с блокированными соединениями (непрерывными по всей длине детали) на каждой кромке, позволяющие перемещаться от края до края с образованием непрерывных стенок для удержания земли или воды.

Агломерационная фабрика

Установка, на которой железная руда измельчается, гомогенизируется и смешивается с известняком и коксовой мелочью, а затем подвергается тепловой обработке («спеканию») с образованием агломерата, который является основным железосодержащим компонентом шихты доменной печи.

Спекание

Процесс, при котором объединяются руды, слишком мелкие для эффективного использования доменной печи, с флюсом. Смесь нагревается до образования комков, которые обеспечивают лучшую тягу в доменной печи.

Плита

Стальной полуфабрикат, полученный прокаткой слитков на прокатном стане или обработанный на машине непрерывного литья под давлением и разрезанный на куски различной длины. Плита имеет прямоугольное поперечное сечение и используется в качестве исходного материала в процессе производства плоских изделий, т.е.е. горячекатаные рулоны или листы.

Шлак

Побочный продукт, содержащий инертные материалы из «шихты» (материалы, загружаемые в доменную печь в начале процесса производства стали), которая образуется в процессе плавки.

Губчатое железо

Продукт процесса прямого восстановления. Также известно как железо прямого восстановления (DRI).

Нержавеющая сталь

Нержавеющие стали отличаются от углеродистой стали по содержанию хрома (ферритная сталь) и, в некоторых случаях, никеля (аустенитная сталь).Добавление хрома в углеродистую сталь делает ее более устойчивой к ржавчине и образованию пятен, а добавление никеля к хромистой нержавеющей стали улучшает ее механические свойства, например плотность, теплоемкость и прочность.

Стандартная труба

Используется для транспортировки воздуха, пара, газа, воды, масла или других жидкостей под низким давлением, а также для механических приложений. Используется в основном в машинах, зданиях, спринклерных системах, системах орошения и колодцах, а не в трубопроводах или распределительных системах.

Полоса

Прокат плоский стальной в рулонах шириной менее 600 мм для горячекатаного проката и менее 500 мм для холоднокатаного проката. Более широкие плоские изделия называются широкими полосами.

Конструкционные трубы и насосно-компрессорные трубы

Сварные или бесшовные трубы и трубки, обычно используемые в строительной отрасли для конструктивных или несущих целей над землей, а также для конструктивных элементов судов, грузовиков и сельскохозяйственного оборудования.

Профили конструкционные

Катаные фланцевые профили, профили, сваренные из пластин, и специальные профили, по крайней мере, с одним размером их поперечного сечения три дюйма или более.Включены уголки, балки, швеллеры, тройники и молнии.

Непрерывное литье тонкой полосы

Технология литья, при которой жидкая сталь отливается в сплошную полосу за один этап, что устраняет необходимость в установке непрерывной разливки слябов и стане горячей прокатки.

Сталь с оловянным покрытием

Лист, полосы или лист холоднокатаный, покрытые оловом или хромом.

Тонна (т)

1. Единица веса в традиционной системе США, равная 2 240 фунтам. Также известен как длинная тонна.
2. Единица веса в традиционной системе США равна 2000 фунтам. Также известен как короткая тонна. Также известен как чистая тонна.

Тонна (т)

Метрическая тонна, эквивалентная 1000 килограмм или 2204,6 фунта, или 1,1023 короткой тонны.

Использование настоящей стали (TSU)

TSU получается путем добавления чистого косвенного импорта к Видному использованию стали (ASU).

Катанка

Прутки в мотках диаметром до 18,5 мм, используемые в основном для производства проволоки.

Проволока тянутая и / или катаная

Широкий ассортимент продукции, производимой из горячекатаной стали холодного обжатия через матрицу, серию штампов или через валки для улучшения чистоты поверхности, точности размеров и физических свойств.

Сварка

Соединение двух металлических частей вместе с использованием тепла и давления для размягчения материалов.

Кованое железо

Чугун с низким содержанием углерода, прочный и ковкий для ковки и сварки.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Механические свойства имеют первостепенное значение при более широком промышленном применении металлов, поэтому они требуют большого внимания при их изучении.

Прочность. — Прочность материала — это свойство сопротивления внешним нагрузкам или напряжениям без повреждения конструкции. Термин «предел прочности » относится к удельному напряжению (фунты на квадратный дюйм), развиваемому в материале в результате максимальной медленно прикладываемой нагрузки, которой материал может выдержать без разрушения при испытании на растяжение. Испытание на растяжение наиболее часто применяется к металлам, потому что оно говорит об их свойствах гораздо больше, чем любое другое отдельное испытание.В металлургии о разрушении часто говорят как об отказе, разрыве или разрушении; перелом металла — это название, данное поверхности, на которой произошел перелом.

Прочность металлов и сплавов зависит от двух факторов, а именно, прочности кристаллов, из которых они состоят, и прочности сцепления между этими кристаллами. Самое сильное известное вещество — это вольфрамовая проволока электрических ламп накаливания. Чистое железо непрочно, но когда сталь легирована углеродом для получения стали, она может быть прочнее любого из чистых металлов, кроме вольфрама.

Напряжение и деформация. — Напряжение — это сила внутри тела, которая сопротивляется деформации из-за приложенной извне нагрузки. Если эта нагрузка действует на поверхность с единичной площадью, она называется единичной силой, а сопротивление ей — единицей. Таким образом, количественно напряжение — это сила на единицу площади; на европейском континенте он выражается в килограммах на квадратный миллиметр, в Соединенных Штатах — фунтах на квадратный дюйм, а в Англии обычно используются длинные тонны на квадратный дюйм.

Когда внешняя сила действует на эластичный материал, материал деформируется, и деформация пропорциональна нагрузке. Это искажение или деформация составляет деформация, и единичная деформация измеряется в Соединенных Штатах и ​​в Англии в дюймах на дюйм, а в Европе — в сантиметрах на сантиметр. Единичная деформация — это отношение расстояний или длин.

Эластичность. — Любой материал, подверженный внешней нагрузке, деформирован или деформирован.Упруго напряженные материалы возвращаются к своим первоначальным размерам при снятии нагрузки, если она не слишком велика. Такое искажение или деформация пропорциональна величине нагрузки до определенной точки, но когда нагрузка слишком велика, материал постоянно деформируется, а при дальнейшем увеличении нагрузки до определенной точки материал разрушается. Свойство восстановления исходных размеров после снятия внешней нагрузки известно как эластичность .

Модуль упругости. — В пределах эластичности отношение напряжения к деформации известно как модуль упругости (т.е. мера упругости).

Модуль упругости выражает жесткость материала. Для стали и большинства металлов это постоянное свойство, на которое мало влияет термическая обработка, горячая или холодная обработка или фактический предел прочности металла. Их модули упругости показывают, что когда стержни из стали и алюминия одинакового размера подвергаются одинаковой нагрузке, возникающая в результате упругая деформация в алюминии будет почти в три раза больше, чем в стальном стержне.

Пропорциональный предел упругости. — Металлы обычно не эластичны во всем диапазоне нагрузок. Предел пропорциональности напряжения к деформации известен как предел пропорциональности . Предел упругости — это максимальное удельное напряжение, которое испытываемый образец будет выдерживать и все еще возвращаться к своим исходным размерам после снятия нагрузки. Предел пропорциональности и предел упругости в металлах очень близки друг к другу, настолько, что их часто путают, и теперь принято объединять их в один термин «Предел пропорциональной упругости». Это важное свойство, напряжение, которое нельзя превышать при проектировании.

Природа упругости. — Эластичность металлического вещества является функцией сопротивления его атомов разделению, сжатию или вращению друг относительно друга и, таким образом, является фундаментальным свойством материала. Итак, эластичность демонстрируется как функция атомных сил. Это объясняет, почему модуль упругости прочной и хрупкой термически обработанной легированной стали точно такой же, как у сравнительно слабой и вязкой отожженной стали.

Предел текучести. — Это точка на кривой «напряжение-деформация», в которой напряжение выравнивается или фактически уменьшается, а напряжение продолжается. Этот термин строго применим только к мягким сталям, так как характеристика, которая его определяет, не встречается в других металлах или легированных сталях, или даже в холоднодеформированных или нормализованных низкоуглеродистых сталях.

Ultimate Strength. — Наибольшая нагрузка, которую выдерживает образец, деленная на первоначальную площадь поперечного сечения, называется пределом прочности на разрыв или пределом прочности детали.

Пластичность. — Пластичность — это способность металла постоянно деформироваться при растяжении без разрушения. В частности, этот термин обозначает емкость, которую нужно тянуть от проволоки большего диаметра к меньшему. Такая операция, очевидно, включает в себя как удлинение, так и уменьшение площади, и значения этих двух характеристик металла, определенные при испытании на растяжение, обычно принимаются в качестве меры пластичности металла.

Прочность. — Вязкость определяется как свойство поглощения значительной энергии до разрушения. Это мера общей способности материала поглощать энергию, включая энергию как упругой, так и пластической деформации при постепенно прикладываемой нагрузке. Одним из самых распространенных тестов на ударную вязкость является «испытание на удар», в котором измеряется энергия, поглощенная при разрушении образца при внезапном ударе.

Природа прочности. — Прочность металла определяется степенью скольжения, которая может происходить внутри кристаллов, не приводя к разрушению металла.Возможно, это результат попеременного проскальзывания и расклинивания каждой клиновидной кристаллографической плоскости, удерживаемой до приложения большего напряжения. Хрупкий металл или сплав либо не перестанет скользить после достижения упругой деформации, либо остановится только на короткое время перед разрушением. Очевидно, что последовательная остановка и проскальзывание вызовут деформацию; поэтому вязкие металлы и сплавы часто являются наиболее пластичными и пластичными.

Иногда кристаллы металла могут быть прочными, но границы кристаллов могут содержать примеси, так что наименьшая деформация кристаллической массы может вызвать растрескивание через хрупкий материал границ зерен.Это верно для стали, содержащей значительное количество фосфора, и для меди, содержащей висмут.

Ковкость. — Ковкость — это свойство металла, которое допускает остаточную деформацию при сжатии без разрушения. В частности, это означает способность раскатывать или забивать тонкие листы. Свойство пластичности похоже, но не то же самое, что и пластичность, и разные металлы не обладают этими двумя свойствами в одинаковой степени: хотя свинец и олово относительно высоки в порядке пластичности, им не хватает необходимой прочности быть втянутым в тонкую проволоку.Большинство металлов обладают повышенной ковкостью и пластичностью при более высоких температурах. Например, железо и никель очень пластичны при ярко-красном огне (1000 ° C).

Хрупкость. — Хрупкость подразумевает внезапный отказ. Это свойство ломаться без предупреждения, то есть без видимой остаточной деформации. Это противоположность ударной вязкости в том смысле, что хрупкое тело имеет небольшое сопротивление разрыву после достижения предела упругости. Хрупкость противоположна пластичности в том смысле, что она предполагает разрыв без значительной деформации.Часто твердые металлы являются хрупкими, но эти термины не следует путать или использовать как синонимы.

Усталостный отказ. — Если металл подвергается частым повторяющимся нагрузкам, он в конечном итоге разорвется и выйдет из строя.

Чередование стресса приведет к неудаче быстрее, чем повторение стресса. Под «чередованием напряжения» понимается попеременное растяжение и сжатие в любом волокне. Разрушение металлов и сплавов под действием повторяющихся или переменных напряжений, слишком малых, чтобы вызвать даже остаточную деформацию при статическом применении, называется усталостным разрушением .

Коррозионная усталость. — Если элемент подвергается также воздействию коррозионных агентов, таких как влажная атмосфера или масло, не очищенное от кислоты, напряжение, необходимое для выхода из строя, намного ниже. Самые прочные стали не выдерживают усталости и коррозии при удельном напряжении волокна не более 24000 фунтов на квадратный дюйм, даже если их предел прочности может указывать на то, что они могут выдерживать гораздо более высокое напряжение. Интересно отметить, что удельное напряжение чрезвычайно прочной термически обработанной легированной стали, подверженной коррозионной усталости, будет не больше, чем у относительно слабой конструкционной стали.Очевидна важность защиты поверхностей усталостных элементов от коррозии с помощью цинкования, гальванизации и т. Д., Если и когда это возможно.

Твердость. — Качество твердости является сложным, и подробное исследование показало, что это комбинация ряда физических и механических свойств. Его чаще определяют в терминах метода, используемого для его измерения, и обычно означает сопротивление вещества вдавливанию. Твердость также может быть определена с точки зрения устойчивости к царапинам и, таким образом, связана с износостойкостью.Термин твердость иногда используется для обозначения жесткости или состояния деформируемых изделий, поскольку твердость металла при вдавливании тесно связана с его пределом прочности при растяжении.

В инженерной практике сопротивление металла проникновению твердого инструмента для вдавливания обычно принимается как определяющее свойство твердости. Был разработан ряд стандартизированных испытательных машин и пенетраторов, наиболее распространенными из которых являются машины Бринелля, Роквелла и Виккерса.

В испытании Бринелля шарик из закаленной стали диаметром 10 мм вдавливается в поверхность испытываемого материала под нагрузкой 500 или 3000 кг и измеряется площадь вдавливания.Затем твердость по Бринеллю выражается как отношение приложенной нагрузки к площади слепка.

В тестах Rockwell используется ряд различных масштабов тестирования с использованием различных пенетраторов и нагрузок. Чаще всего используются шкалы «C», в которых используется алмазный конусный пенетратор при основной нагрузке 150 кг, и шкала «B», в которой используется закаленный стальной шар диаметром 1/16 дюйма при основной нагрузке 100 кг. кг. В этом испытании в качестве меры твердости принимается разница глубины проникновения между глубиной проникновения малой нагрузки в 10 кг и приложенной основной нагрузкой.

В тесте Виккерса используется квадратный индентор в виде ромбовидной пирамиды, который может быть нагружен от 1 до 120 кг. Как и в тесте Бринелля, твердость выражается через приложенную нагрузку, деленную на площадь поверхности пирамидального отпечатка.

Тест Бринелля обычно используется только для довольно толстых срезов, таких как прутки и поковки, в то время как тест Роквелла обычно используется как для толстых, так и для тонких срезов, таких как полосы и трубки. Поверхностный Роквелл можно использовать для деталей толщиной до 0.010 дюймов. Тестер Виккерса чаще всего используется как лабораторный прибор для очень точных измерений твердости, а не как инструмент производственного контроля.

Склероскоп Шора измеряет упругость, а не твердость, хотя они взаимосвязаны. Склероскоп измеряет отскок падающего молотка от испытательной поверхности, и число твердости выражается как высота отскока в терминах максимального отскока от полностью закаленной высокоуглеродистой стали.

Природа твердости и мягкости. — Сопротивление металла проникновению другим телом, очевидно, частично зависит от силы сопротивления его межатомных связей. На это указывает почти точная параллель порядка твердости металлов и их модулей упругости. Единственное известное исключение — это соотношение магния и алюминия. Магний поцарапает алюминий, хотя его модуль упругости и средняя прочность межатомных связей меньше.

---

Дата: 24.12.2015; вид: 1267

---

I.Быстрая проверка. 1. Кратко сформулируйте основную концепцию теории клетки.

1. Кратко сформулируйте основные положения теории клетки.

2. Перечислите характеристики:

а) что только клетки животных имеют

б) что только клетки растений имеют

c), которые есть как в животных, так и в растительных клетках.

II. Заполните пропущенные слова:

Term (глагол)	Существительное	Прилагательное
есть	…….	…….
магазин	…….	…….
форма	…….	…….
разделить	…….	…….
действовать	…….	…….
костюм	…….	…….
различаются	..

III. Используйте одноязычный английский словарь и запишите, что могут означать приведенные ниже слова:

поверхность, соты, полость, растение, сок.

IV. Сопоставьте эти слова с их определениями:

1.	ячейка	А.	научный инструмент, позволяющий увеличивать даже самые маленькие объекты
2.	наблюдать	Б.	количество вещества, которое содержится в чем-либо
3.	микроскоп	С.	Содержимое состоит из центрального ядра шарообразной формы, окруженного материалом
4.	метаболизм	Д.	части растений, которые можно есть, но которые нельзя переваривать, которые помогают пище быстро перемещаться по телу
5.	независимый	E.	центральная часть атома, состоящая из нейтронов, протонов и других элементарных частиц
6.	содержание	Ф.	смотреть что-то или кого-то внимательно
7.	ядро	г.	в чем-то
8.	цитоплазма	H.	хранение или размещение чего-либо в специальном месте, когда оно не используется
9.	волокна	И.	химические реакции жизни
10.	внутри	Дж.	существующие отдельно и не связанные или не находящиеся под влиянием каких-либо других
11.	хранилище	К.	вещество зеленого цвета в растениях
12.	хлорофилл	Л.	самая маленькая часть живого существа, которая может существовать самостоятельно

V. Найдите английские эквиваленты следующих словосочетаний:

	русский термин	Английский эквивалент
1.
2.	, г.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
	.-.
	, г.

VI.Приведите русские эквиваленты следующих английских терминов:

	Английский термин	Российский эквивалент
	составной световой микроскоп
	для обслуживания строений
	иметь некоторые общие черты
	основные единицы жизни
	клеточная теория
	действующая единица жизни
	занимает место в камерах
	самостоятельное существование
	типичная животная клетка
	мембрана клеточной поверхности
	ядро ​​шарообразной формы
	волокнистый материал
	внутри ячейки
	малые стержневидные конструкции
	склад продуктов
	полость, заполненная соком
	зерна крахмала
	на свету

VII.Найдите синонимы среди множества слов:

Объединение слов	Синонимы
1) 1.occur /2.scatter / 3. состоится / 4. распространение
2) 1. полость /2.sap / 3. сок /4.содержание /5.отверстие /6.ингредиенты
3) 1. ядро ​​/ 2. деление / 3. ядро ​​/ 4. голая / 5. разделение / 6. голый
4) 1.блок /2.part /3.fluid /4.grain /5.solution /6.corn

VIII. Ответьте на следующие вопросы. Используйте всю информацию, предоставленную ранее:

1. Когда были обнаружены клетки?

2. Как Роберт Гук открыл клетки?

3. Что называется клеточной теорией?

4. Каковы основные идеи клеточной теории?

5. Какова структура типичной животной клетки?

6.Чем клетки растений отличаются от клеток животных?

IX. Совместите половинки предложения. Составьте полные предложения:

1.	Гук сконструировал собственный составной световой микроскоп	А.	мембрана называется тонопластом.
2.	Представление о клетках как основных единицах жизни	Б.	живых организмов.
3.	Клетки образуют строительные блоки	С.	, который контролирует их деятельность.
4.	Клетки возникают только	Д.	для наблюдения за структурами, слишком маленькими, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.
5.	Ячейки содержат унаследованную информацию	E.	называется хроматином.
6.	Содержимое состоит из центрального ядра шарообразной формы.	Ф.	деление существующих клеток.
7.	Ядро содержит волокнистый материал	г.	называется вакуоль.
8.	Хроматин содержит ДНК, материал, который контролирует	H.	воплотились в теории под названием клеточная теория.
9.	Большинство растительных клеток имеют большую полость, заполненную соком	И.	окружен материалом, называемым цитоплазмой.
10.	Вакуоль, окруженная	Дж.	в цитоплазме.
11.	Многие клетки растений имеют хлоропласты	К.	различные виды деятельности внутри клетки.
12.	Хлоропласты встречаются только в частях растений	Л.	освещенные части зеленого цвета.

X. Чтение и перевод короткого текста без словаря:

Факт жизни:

Роберт Гук описал свои наблюдения за пробковыми клетками: я подсчитал несколько линий этих пор и обнаружил, что обычно около трех десятков этих маленьких Клеток помещаются концевыми путями на восемнадцатой части дюйма в длину, откуда я пришел что их должно быть около одиннадцати сотен, или несколько больше тысячи, длиной в дюйм и, следовательно, на квадратный дюйм больше миллиона, или 1 166 400, а в кубическом дюйме больше тысячи двести миллионов, или 1 259 712 000, вещь почти невероятная, если бы наш Микроскоп не убедил нас в этом с помощью визуальной демонстрации.

XI. Пища для размышлений: Подскажите, почему эритроциты противоречат клеточной теории.

:

| процесс отжига стали | анальная термообработка |

цель термической обработки отжига может включать в себя один или несколько из следующих целей: Кому смягчить сталь и улучшить обрабатываемость. Для снятия внутренних напряжений, вызванных некоторыми предыдущими обработка (прокатка, ковка, неравномерное охлаждение). Убрать крупнозернистость. Обработка применяется к поковкам, холоднодеформированным листам. и проволока, и отливки. Операция состоит из: человек нагрев стали до определенной температуры, «замачивание» при этой температуре на время, достаточное для внесения необходимых изменений, охлаждение с заданной скоростью.

Докритический отжиг
Не всегда необходимо нагревать сталь до критического спектр. Изделия из мягкой стали, которые должны постоянно охлаждаться обработанные в производственных процессах размягчаются отжигом при температуре от 500 ° до 650 ° C в течение нескольких часов. Это известно как «технологический» или «закрытый» отжиг, и обычно используется для проволоки и листов.Рекристаллизация температура чистого железа находится в районе 500 ° C, следовательно более высокая температура 650 ° C вызывает быструю рекристаллизацию искаженного феррита Поскольку низкоуглеродистая сталь содержит только небольшой объем перлитного перлита высокая степень размягчения индуцируется. Как показано, рис. 1b иллюстрирует структуру, образованную состоящий из многогранного феррита с удлиненным перлитом (см. также рис.2).

Длительный отжиг вызывает большую пластичность за счет прочности, из-за тенденции цементита в деформированном перлите «шарообразно» или сфероидально, как показано на рис. 1c. Это известно как «разведенный перлит». Феррит зерна также становятся больше, особенно если металл был холод проработал критическое количество.Иногда серьезное охрупчивание возникает после длительного лечения из-за образования цементитные пленки на границах феррита. С тяжелым формованием операции, трещины могут начаться на этих цементитных мембраны.

Рисунок 1. Влияние отжига холоднодеформированной низкоуглеродистой стали

Рисунок 2.Влияние отжига при 650 ° C на обработанную сталь. Феррит перекристаллизованный. Остатки перлита удлиненные (x600)

The современная тенденция — использовать периодический или непрерывный отжиг печи с инертным продувочным газом. Периодический отжиг обычно состоит из 24-30 часов 670 ° C, выдержки 12 часов, медленного охлаждения 4-5 дней. Отжиг открытой катушки заключается в неплотном раскручивании. с контролируемым расстоянием между обертками и уменьшением количества наклеек и обесцвечивание.Непрерывный отжиг используется для тонких полоса (85% красный) со скоростью около 400 м / мин. Цикл примерно до 660 ° C 20 секунд, замочить и охладить 30-40 сек. Шансов на рост зерна и производит более твердую и жесткую полосу; полезно для банок и вагонка.

«двойной восстановленная «сталь образуется сильным обжатием (~ 50%) после отжиг, но страдает направленностью.Это может быть устраняется нагреванием между 700-920 ° C и быстрой закалкой.

Полный Отжиг и нормализующие процедуры
Для сталей с содержанием углерода менее 0,9% обе обработки состоят в при нагревании примерно на 25-50 ° C выше верхней критической точки обозначено диаграммой равновесия Fe-Fe3C (рис. 3). За стали с более высоким содержанием углерода, температура на 50 ° C выше нижняя критическая точка.

Рисунок 3. Диапазон термической обработки сталей

.

Среднее температуры отжига и закалки:

Карбон, %	0.1	0,2 ​​	0,3	0,5	0,7	0.9 к 1,3
Средняя температура. ° С	910	860	830	810	770	760

Эти температуры учитывают влияние небольших изменений присутствующие примеси, а также тепловая задержка, связанная с с критическими изменениями.После замачивания при температуре на время, зависящее от толщины изделия, сталь очень медленно остывает. Это лечение известно как полное отжиг и используется для снятия деформаций с поковок. и отливки, улучшающие обрабатываемость, а также при размягчении и уточнение структуры требуются.

Нормализация отличается от полного отжига тем, что металл допускается охладиться на неподвижном воздухе.Структура и свойства произведены, однако в зависимости от толщины обрабатываемого металла. В предел прочности на разрыв, предел текучести, уменьшение площади и удара значения выше, чем показатели, полученные при отжиге.

Изменения на отжиге
Рассмотрим нагрев 0,3% углеродистой стали. На нижнем критическая точка (Ac1) каждое «зерно» перлита изменяется до нескольких минут кристаллов аустенита и как температура поднимается, избыток феррита растворяется и, наконец, исчезает в верхней критической точке (Ac3), все еще с производством мелких кристаллов аустенита.Время нужно углю чтобы равномерно распределиться в этом аустените. Свойства полученные впоследствии зависят от крупности перлита. и феррит и их относительное распределение. Это зависит по телефону:

а) размер зерен аустенита; чем меньше их размер, тем лучше распределение феррита и перлита.
б) скорость охлаждения в критическом диапазоне, влияющая на как феррит, так и перлит.

Как температура поднимается выше Ac3 кристаллы увеличиваются по размеру. При определенной температуре рост, быстрый сначала убывает. Лечение чуть выше верхнего критического точка должна быть нацелена, так как кристаллы аустенита потом маленький.

Автор медленно охлаждается через критический диапазон, феррит начинает для нанесения на несколько зародышей на границах аустенита. Большой образуются округлые кристаллы феррита, равномерно распределенные между относительно крупный перлит. С более высокой скоростью охлаждения, на границах аустенита образуется много кристаллов феррита и получается сетчатая структура мелких кристаллов феррита с мелким перлитом в центре.

перегрет, Обгоревшие и неотожженные конструкции
Когда сталь нагревается значительно выше верхней критической температуры образуются крупные кристаллы аустенита. Медленное охлаждение вызывает тип структуры Видманштеттен с его характерной отсутствие как пластичности, так и устойчивости к ударам. Это известно как перегретая конструкция, и ее можно улучшить путем повторного нагрева сталь чуть выше верхней критической точки.Поверхность обезуглероживание обычно происходит при перегреве.

Во время Вторая мировая война обеспокоила производителей авиадвигателей. с перегревом (выше 1250 ° С) в штамповке из легированных сталей. В закаленном и отпущенном состоянии на изломанной поверхности видны тусклые грани. Минимальный перегрев температура зависит от «чистоты» стали и в целом для электротехнической стали существенно ниже, чем для мартеновской стали.Перегретая структура в этих сплавах стали возникает, когда они охлаждаются с промежуточной скоростью от высокой температуры. При более высоких или медленных темпах перегрев структура может быть устранена. Это вместе с фактом что температура перегрева значительно повышается в наличие высокого содержания MnS и включений, предполагает что этот перегрев каким-то образом связан с диффузией и процесс осаждения с участием MnS.Этот тип перегрева может происходить в атмосфере, свободной от кислорода, что подчеркивает разница между перегревом и горением.

Как сталь приближается к солидусу температура, начало плавления и окисление происходят при границы зерен. Такая сталь считается обожженной и характеризуется наличием хрупкого оксида железа пленки, которые делают сталь непригодной для эксплуатации, за исключением лом для переплавки.

Назад термообработке стали

В чем разница между отжигом, нормализацией, закалкой и отпуском?

Термическая обработка металла — это металлическая заготовка в определенной среде для нагрева до соответствующей температуры и выдержки при этой температуре, а затем охлаждения с разной скоростью.

Сегодня я хотел бы сказать кое-что об отжиге, нормализации, закалке и отпуске.

1. отжиг

Сталь нагревают до определенной температуры и выдерживают при этой температуре, затем медленно охлаждают до комнатной температуры

Имеет полный отжиг, сфероидизирующий отжиг, отжиг для снятия напряжений

а. Сталь нагревается до заданной температуры в течение определенного периода времени, а затем медленно охлаждается в печи, что называется полным отжигом. Целью является снижение твердости стали для устранения неровностей структуры стали и внутреннего напряжения

г.Сталь в течение некоторого времени нагревают до 750 градусов, затем медленно охлаждают до 500 градусов и, наконец, охлаждают на воздухе, что называется отжигом шара. Цель состоит в том, чтобы снизить твердость стали для улучшения характеристик резания, в основном для высокоуглеродистой стали.

г. Отжиг для снятия напряжений, также известный как низкотемпературный отжиг, сталь нагревают до 500-600 градусов и выдерживают некоторое время, медленно охлаждают ниже 300 градусов с температурой печи, затем охлаждают до комнатной температуры.В процессе отжига структура не изменяется, в основном для устранения внутренних напряжений металла.

2. нормализация

Сталь нагревается до критической температуры выше 30-50 ℃. Через некоторое время процесс термической обработки, охлажденный на воздухе, называется нормализующим.

Основная цель нормализации — улучшить организацию, улучшить производительность стали, приблизиться к сбалансированности организации.

По сравнению с нормализацией и отжигом, основное отличие состоит в том, что нормализация скорости охлаждения происходит немного быстрее, поэтому нормализующая термообработка производственного цикла является короткой.Так что при отжиге и нормализации детали могут соответствовать одним и тем же требованиям к производительности, насколько это возможно, использование нормализации.

3. гашение

Сталь нагревается до температуры выше критической (температура закалки стали 45 840-860 ℃, температура закалки инструмента из углеродистой стали 760 ~ 780 ℃) в течение некоторого времени, затем охлаждается с соответствующей скоростью в воде (масле). , Чтобы получить мартенсит или бейнит, который известен как закалка.

Сравните закалку с отжигом и нормализацией, основное отличие — быстрое охлаждение, цель — получение мартенсита.Мартенсит — это неуравновешенная организация, полученная из стали после закалки, твердость его высокая, но пластичность, ударная вязкость плохая. Твердость мартенсита увеличивается с увеличением содержания углерода в стали.

4. темперирование

После закалки сталь, затем некоторое время нагревается до температуры ниже критической, а затем охлаждается до комнатной температуры, что называется отпуском.

Закаленную сталь, как правило, нельзя использовать напрямую, ее следует использовать после отпуска.Потому что закалка высокой твердости, хрупкости, прямое использование часто хрупкое разрушение. Благодаря отпуску можно устранить или уменьшить внутреннее напряжение, уменьшить хрупкость, улучшить ударную вязкость; с другой стороны, можно регулировать механические свойства закаленной стали для достижения характеристик стали. В зависимости от температуры отпуска, отпуск можно разделить на низкотемпературный отпуск, среднетемпературный отпуск и три высокотемпературного отпуска.

а. Низкотемпературный отпуск 150 ~ 250 ℃.Уменьшите внутреннее напряжение, хрупкость, чтобы сохранить высокую твердость и износостойкость после закалки.

г. Среднетемпературный отпуск 350 ~ 500 ℃; повысить эластичность, прочность.

г. Закалка при высоких температурах 500 ~ 650 ℃; детали из закаленной стали, закаленные при температуре более 500 ℃, известны как высокотемпературный отпуск. Детали из закаленной стали после высокотемпературного отпуска обладают хорошими комплексными механическими свойствами (не только обладают определенной прочностью, твердостью, но и обладают определенной пластичностью, ударной вязкостью).Таким образом, обычная углеродистая сталь и углеродистая легированная сталь часто подвергаются высокотемпературному отпуску после закалки.

Закалка + высокотемпературный отпуск, называемый закалкой и отпуском (термическое рафинирование).

Это сообщение ТОЛЬКО для справки, любые комментарии приветствуются.

.