Отжиг и нормализация: GH INDUCTION | Page not found

Отжиг и нормализация углеродистой стали :: Технология металлов

Отжиг стали.

 

Отжигом называется операция термической обра­ботки, при которой путем нагрева, выдержки при установленных температурах и последующего медленного охлаждения в стали по­лучают устойчивую структуру, свободную от остаточных напряже­ний. Цель отжига стальных изделий — снять внутренние напряже­ния, устранить структурную неоднородность, улучшить обрабатыва­емость резанием и подготовить к последующей термической обра­ботке.

Отжиг стали может быть с фазовой перекристаллизацией: пол­ный, изотермический, на зернистый перлит и диффузионный, а так­же без фазовой перекристаллизации — рекристаллизационный.

 

 

 

Рис. 1. Интервалы температур для различных видов отжига и нормализации углеродистой стали

 

Отжиг включает следующие операции.

1. Нагрев стали до температур, на 20—30° превышающих верх­нюю критическую точку А

С1, т. е. лежащих выше линии GS, — полный отжиг для доэвтектоидных сталей (рис. 1), или нагрев ста­ли до температур, на 30—40° превышающих нижнюю критическую точку A_C1 т. е. расположенных выше линии PSK, — неполный от­жиг.

2. Выдержка детали в течение времени, достаточного для равно­мерного прогрева ее по всему сечению до заданных температур и для завершения всех структурных (фазовых) превращений, которые должны полностью закончиться. Законченность структурных превра­щений в стали при отжиге составляет цель данной операции: лишь в этом случае свойства стали после отжига существенно улучшаются.

3. Медленное охлаждение стали от температур отжига со ско­ростью, меняющейся (от 10 до 100° в час) в зависимости от марки стали, формы и назначения детали.

 

Полному  отжигу подвергают обычно доэвтектоидные стали, нагревая их до температур выше линии GS, выдерживая при них в течение ¹/₄ продолжительности нагрева и медленно ох­лаждая вместе с печью до 600 — 400° С. Углеродистые стали охлаждают со скоростью 100—150° в час, легированные — со ско­ростью 30—50° в час. Полный отжиг сопровождается фазовой пере­кристаллизацией, в результате чего крупнозернистая сталь полу­чает мелкозернистую структуру, освобождается от внутренних нап­ряжений, становится мягкой и вязкой. Для отжига изделия упако­вывают в ящики, трубы или реторты, которые затем наполняют песком, чугунной стружкой или углем, чтобы предохранить поверх­ность изделий от обезуглероживания и окисления. Наилучшие ре­зультаты дает применение защитной атмосферы. Отжиг в защитной атмосфере называют светлым, так как при этом способе обезуглероживания и окисления почти не бывает и поверхность изделий оста­ется относительно светлой.

 

Неполный  отжиг является разновидностью отжига пе­рекристаллизации. При неполном отжиге сталь нагревают до тем­пературы, на 30—40° превышающей нижнюю критическую точку А

С1 (см. рис. 1), т. е. до 750—760° С.

Замедленное охлаждение или длительная выдержка стали при температурах 680—750° С способствует образованию крупноплас­тинчатого перлита, облегчающего обрабатываемость стали резани­ем. Для мягких доэвтектоидных сталей, содержащих до 0,4—0,5% углерода, этот вид отжига применяют редко, так как они и без от­жига достаточно хорошо обрабатываются резанием. Для инструмен­тальных сталей, особенно заэвтектоидных, неполный отжиг явля­ется единственным видом отжига. Он способствует снятию внутрен­них напряжений и улучшению обрабатываемости резанием.

 

Отжигу  на  зернистый  перлит  подвергают эвтектоидные и заэвтектоидные стали. Для отжига сталь нагревают на 20—30° выше критической точки A_Ci(см. рис. 54) и после выдер­жки при рабочей температуре в течение 3—5 часов медленно охлаж­дают (со скоростью 30—50° в час) до 650—600° С. В результате дли­тельной выдержки пластинчатый перлит превращается в зернистый; это явление называется сфероидизацией (округлением). Высокоуглеродистые инструментальные стали, содержащие более 0,65% углерода, со структурой зернистого перлита хорошо обра­батываются резанием и лучше поддаются закалке; они обладают мень­шей склонностью к образованию трещин и короблению. В некоторых случаях, чтобы ускорить процесс сфероидизации перлита, нагрев и охлаждение повторяют несколько раз. Такой отжиг называется  

м а я т н и к о в ы м, или  цикличным. При цикличном отжи­ге инструментальную сталь нагревают до 730—750° С и медленно охлаждают до 650° С; процесс повторяют несколько раз. Все за­эвтектоидные (инструментальные) стали отжигают на зернистый перлит.

 

Изотермический

 отжиг заключается в нагреве ста­ли выше критической точки А_С3 и выдержке при этой температуре в течение времени, необходимого для полного и равномерного про­грева. Затем сталь относительно быстро охлаждают до температу­ры ниже A_r1(650—700° С). При этой постоянной (изотермической) температуре сталь выдерживают определенное время, необходимое для полного распада аустенита с образованием перлита (в доэвтек-тоидной стали — феррита и перлита), и затем охлаждают на возду­хе. Изотермический отжиг имеет почти вдвое более короткий цикл,

чем   обычный    отжиг.

 

 

Рис. 2. Интервал закалочных темпера­тур углеродистой стали

 

Преимущества изотер­мического отжига —од­нородность структуры и ускорение процесса, осо­бенно при отжиге леги­рованной стали. Для сталей, содержащих большое количество хро­ма, никеля и других эле­ментов, только изотер­мический отжиг позво­ляет добиться превра­щения весьма устойчи­вого аустенита в перлит и феррит и обеспе­чить хорошую обра­батываемость стали ре­жущим инструментом. Диффузионный отжиг  применяют для слитков и крупных отливок, чтобы выравнять (путем диффузии) химический состав стали, имеющий внутрикристаллическую ликвацию.

Сталь нагревают до 1050—1150° С, выдерживают при этой температуре 10—15 часов и затем медленно охлаждают до 600 — 550° С. Диф­фузионный отжиг приводит к росту зерна стали; этот дефект уст­раняют повторным отжигом на мелкое зерно (полный отжиг). Сталь, прошедшая гомогенизацию, обладает более высокими меха* ническими свойствами; особенно повышается ударная вязкость.

Рекристаллизационным  отжигом называется отжиг стали, прошедшей холодную прокатку, волочение или холод­ную штамповку, с выдержкой при температуре 680—700° С и после­дующим охлаждением. Этой температуры достаточно для того, что­бы возвратить стали свойства, которые она имела до холодной обработки давлением. В результате такого отжига понижается твер­дость и прочность, но повышаются показатели пластичности — отно­сительное удлинение, ударная вязкость.

 

Нормализация стали.

Нормализацией называется нагрев стали выше линии GSE  на 30—50° (см. рис. 1) свыдержкой при этой температуре и последующим охлаждением на воздухе. Нормализацию применяют для устранения внутренних напряжений и наклепа, по­вышения механических свойств стали.

Слово «нормализация» указывает на то, что сталь после этой операции получает нормальную, однородную, мелкозернистую структуру; перлит приобретает тонкое строение. Нормализации подвергают отливки и поковки. В настоящее время нормализация распространена в машиностроении больше, чем отжиг, так как она более производительна и дает лучшие результаты.

 

Источник:
Остапенко Н.Н.,Крапивницкий Н.Н. Технология металлов. М. Высшая школа,1970г.

Термообработка: закалка, отпуск, нормализация, отжиг

Металлоизделия, используемые в любых отраслях хозяйства должны отвечать требованиям устойчивости к износу. Для этого используется воздействие высокими температурами, в результате чего усиливаются нужные эксплуатационные свойства. Этот процесс называется термической обработкой.

Термообработка представляет собой комплекс операций нагрева, охлаждения и выдержки металлических твердых сплавов для получения необходимых свойств благодаря изменению структуры и внутреннего строения. Термическая обработка применяется в качестве промежуточной операции для того, чтобы улучшить обрабатываемость резанием, давлением, либо в качестве окончательной операции технологического процесса, которая обеспечивает требуемый уровень свойств детали.

Различные методы закаливания применялись с давних пор: мастера погружали нагретую металлическую полоску в вино, в масло, в воду. Для охлаждения кузнецы порой применяли и достаточно интересные способы, например садились на коня и мчались, охлаждая изделие в воздухе.

По способу совершения термическая обработка бывает следующих видов:

-Термическая (нормализация, закалка, отпуск, отжиг, старение, криогенная обработка).

-Термо-механическая. Включает обработку высокими температурами в сочетании с механическим воздействием на сплав.

-Химико-термическая. Подразумевает термическую обработку металла с последующим обогащением поверхности изделия химическими элементами (углеродом, азотом, хромом и др.).

Основные виды термической обработки:

1. Закалка. Представляет собой вид термической обработки разных материалов (металлы, стекло), состоящий в нагреве их выше критической температуры с быстрым последующим охлаждением. Выполняется для получения неравновесных структур с повышенной скоростью охлаждения. Закалка может быть как с полиморфным превращением, так и без полиморфного превращения.

2. Отпуск – это технологический процесс, суть которого заключается в термической обработке закалённого на мартенсит металла либо сплава, основными процессами при котором являются распад мартенсита, рекристаллизация и полигонизация. Проводится с целью снятия внутренних напряжений, для придания материалу необходимых эксплуатационных и механических свойств.

3. Нормализация. В данном случае изделие нагревается до аустенитного состояния и потом охлаждается на спокойном воздухе. В результате нормализации снижаются внутренние напряжения, выполняется перекристаллизация стали. В сравнении с отжигом, нормализация – процесс более короткий и более производительный.

4. Отжиг. Представляет собой операцию термической обработки, заключающуюся в нагреве стали, выдержке при данной температуре и последующем медленном охлаждении вместе с печью. В результате отжига образуется устойчивая структура, свободная от остаточных напряжений. Отжиг является одной из важнейших массовых операций термической обработки стали.

Цель отжига:

1) Снижение твердости и повышение пластичности для облегчения обработки металлов резанием;

2) Уменьшение внутреннего напряжения, возникающего после обработки давлением (ковка, штамповка), механической обработки и т.  д.;

3) Снятие хрупкости и повышение сопротивляемости ударной вязкости;

4) Устранение структурной неоднородности состава материала, возникающей при затвердевании отливки в результате ликвации.

Для цветных сплавов (алюминиевые, медные, титановые) также широко применяется термическая обработка. Цветные сплавы подвергают как разупрочняющей, так и упрочняющей термической обработке, в зависимости от необходимых свойств и области применения.

Термическая обработка металлов и сплавов является основным технологическим процессом в чёрной и цветной металлургии. На данный момент в распоряжении технических специалистов множество методов термообработки, позволяющих добиться нужных свойств каждого вида обрабатываемых сплавов. Для каждого металла свойственна своя критическая температура, а это значит, что термообработка должна производиться с учётом структурных и физико-химических особенностей вещества. В конечном итоге это позволит не только достичь нужных результатов, но и в значительной степени рационализировать производственные процессы.

Разница между отжигом и нормализацией

18 сентября 2015 г. Автор: Admin

Ключевое отличие — отжиг и нормализация between можно заметить между двумя процессами на последнем этапе охлаждения. Оба метода следуют примерно одинаковой процедуре в начале процесса, но есть заметная разница на последнем этапе охлаждения. Ключевое различие между отжигом и нормализацией заключается в том, что при отжиге процесс охлаждения выполняется в печи , а при нормализации — на воздухе. Однако оба метода одинаково важны и по-разному модифицируют микроструктуру материала.

Что такое отжиг?

Процесс отжига состоит из трех этапов; нагревание материала до высокой температуры (близкой или выше критической температуры), выдерживание материала при этой температуре до достижения требуемых свойств материала и медленное охлаждение нагретого материала до комнатной температуры внутри печи.

Отжиг изменяет такие свойства, как обрабатываемость, механические или электрические свойства или стабильность размеров. Этот процесс размягчает материал. Примеры материалов для отжига включают в себя; медь, нержавеющая сталь и латунь. Процесс имеет несколько вариаций в зависимости от свойств получаемого материала. Это полный отжиг (обычный отжиг), изотермический отжиг, отжиг сфероидов, рекристаллизационный отжиг и отжиг для снятия напряжения.

Что такое нормализация?

Нормализация процесса термической обработки осуществляется путем нагревания материала до температуры выше его критической температуры, а затем выдержки материала при этой температуре до момента превращения. Наконец, нагретый материал вынимают из печи и охлаждают до комнатной температуры вне печи. Эта обработка увеличивает размер зерна и улучшает консистенцию микроструктуры.

Производство крупногабаритных поковок, таких как железнодорожные колеса и оси, является областью нормализации. Нормализованные материалы мягче, но не обладают такими же однородными свойствами, как отожженные материалы.

В чем разница между отжигом и нормализацией?

Характеристики отжига и нормализации

Процедура

Первая фаза обоих процессов аналогична, но вторая часть отличается. При отжиге процесс охлаждения осуществляется в печи. Но при нормализации охлаждается на воздухе.

Отжиг:  

 Нормализация:

(Критическая температура: температура, при которой происходит изменение кристаллической фазы)

Свойства материала после обработки

Отожженный материал	Нормализованный материал
Низкое значение твердости, прочности на растяжение и ударной вязкости	Чуть более высокое значение твердости, прочности на растяжение и ударной вязкости
Более однородный гранулометрический состав	Гранулометрический состав немного менее однороден
Внутренние напряжения не менее	Внутренние напряжения немного больше
Перлит крупнозернистый Обычно разрешается под оптическим микроскопом	Перлит в порядке Обычно не видны под оптическим микроскопом

 Назначение

Отжиг	Нормализация
Для измельчения кристаллической структуры и снятия остаточных напряжений Для повышения пластичности за счет снижения твердости и хрупкости	Для получения мелкозернистой структуры перед закалкой. Для уменьшения ликвации при литье поковок. Для легкого упрочнения стали.

Стоимость

Отжиг:  Отжиг дороже, так как для него используются печи.

Нормализация: Нормализация дешевле, чем отжиг.

 

Изображение предоставлено:

«Загрузка зенитных гильз в печь для отжига под напряжением, чтобы сделать их мягкими, однородными и готовыми к дуктиту для… — NARA — 196209» неизвестно или не предоставлено — Управление национальных архивов и документации США. (общественное достояние) через Wikimedia Commons 

Разница между отжигом и нормализацией

6 ноября 2015 г.

от admin

Чтение через 4 мин.

Основное отличие — отжиг и нормализация

Оба эти термина, отжиг и нормализация, относятся к методам термической обработки, используемым для изменения различных свойств материалов. Это очень распространено среди металлов. При термической обработке металлы способны изменять не только свои физические свойства, но и изменять свои химические свойства. В этом процессе металлы часто нагревают выше их критических точек/температуры рекристаллизации, а затем охлаждают. Поэтому термин «термическая обработка» может использоваться только в том случае, если нагрев и охлаждение осуществляются специально для изменения свойств рассматриваемого металла. Нагрев и охлаждение могут происходить на разных стадиях во многих других процессах, но тогда они не называются «термической обработкой». Основное различие между отжигом и нормализацией заключается в том, что отжиг  – это метод термической обработки, используемый для придания металлам пластичности и меньшей твердости , тогда как нормализация  – это тип процесса отжига, характерный только для сплавов черных металлов.

Что такое отжиг

Как упоминалось выше, отжиг — это метод термической обработки , который обычно изменяет физические свойства, а иногда и химические свойства материала при воздействии тепла. В процесс отжига , материал сначала нагревают выше его критической точки/температуры рекристаллизации и выдерживают при этой температуре в течение некоторого времени перед его охлаждением. Обычно это делается, когда необходимо уменьшить твердость материала, чтобы сделать его легко формуемым. Отжиг также увеличивает пластичность материала. Пластичность – это способность материала деформироваться под напряжением, делая его более мягким и легким в обращении. Процесс охлаждения обычно происходит медленно, позволяя материалу охлаждаться на воздухе, или его можно сделать намного быстрее, закаливая его в воде.

Процесс отжига также уменьшает количество дислокаций, присутствующих в металле, делая его более пластичным. Дислокации — это нежные деформации в структуре металла, когда определенные слои атомов кажутся смещенными от очевидной ориентации. Из-за наличия дислокаций металлы имеют тенденцию быть более жесткими. Следовательно, уменьшение дислокаций заставляет атомы двигаться очень свободно и стремится ослабить внутреннее напряжение в системе. Это, в свою очередь, делает металл пластичным и мягким. Как правило, атомы в системе самопроизвольно двигаются, чтобы снять внутреннее напряжение в системе, и это происходит даже при комнатной температуре. Однако этот процесс происходит очень медленно при комнатной температуре, и нагревание облегчает процесс. Следовательно, нагрев уменьшает количество энергии, захваченной внутри материала, переводя его в более стабильное положение при охлаждении.

Печь для отжига

Что такое нормализация

Нормализация — это еще один тип термической обработки, применяемый специально к сплавам, изготовленным из железа, для достижения однородного размера зерна. На самом деле это считается типом отжига , который проводится только для сплавов железа или железа . В процессе нормализации металл/сплав нагревают до температуры выше критической точки, а затем охлаждают на воздухе. В этом случае важно медленно охлаждать его на воздухе, а не закаливать в воде, как в случае с другими металлами. Этот шаг помогает получить однородный размер зерна по всему сплаву. Однако нормализация дает менее пластичные сплавы по сравнению с полным процессом отжига.

Разница между отжигом и нормализацией

Определение

Отжиг — это метод термической обработки, используемый для придания металлам пластичности и меньшей твердости.

Нормализация — это тип процесса отжига, предназначенный только для сплавов черных металлов.

Процесс охлаждения

В отжиге металлы могут быть охлаждены после нагрева либо путем их охлаждения на воздухе, либо путем закалки в воде.

В нормализации важно, чтобы процесс охлаждения происходил медленно, поэтому он всегда охлаждается на воздухе, а не закаливается в воде.

Размер зерна

Достижение однородного размера зерна в процессе отжига не является критическим.

Получение однородного размера зерна важно для процесса нормализации .

No related posts.