Как отличить закалку, отпуск, нормализацию и отжиг

Что такое темперирование?

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

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

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

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

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

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

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

③ Отрегулируйте механические свойства стали в соответствии с требованиями использования.

Причина, по которой отпуск имеет такие эффекты, заключается в том, что при повышении температуры активность атомов увеличивается, и атомы железа, углерода и других легирующих элементов в стали могут быстрее диффундировать, осуществляя перегруппировку и объединение атомов, что делает ее нестабильной. несбалансированная организация постепенно трансформируется в стабильную, сбалансированную организацию.Устранение внутренних напряжений связано также с уменьшением прочности металла при повышении температуры.При отпуске обычной стали твердость и прочность уменьшаются, а пластичность увеличивается.Чем выше температура отпуска, тем больше изменяются эти механические свойства.Некоторые легированные стали с более высоким содержанием легирующих элементов выделяют некоторые мелкие частицы соединений металлов при отпуске в определенном диапазоне температур, что увеличивает прочность и твердость.Это явление называется вторичным затвердеванием.
Требования к отпуску: заготовки различного назначения должны подвергаться отпуску при разных температурах, чтобы соответствовать требованиям использования.

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

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

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

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

В производстве часто исходят из требований к характеристикам заготовки.В зависимости от температуры нагрева отпуск делится на низкотемпературный отпуск, среднетемпературный отпуск и высокотемпературный отпуск.Процесс термообработки, сочетающий в себе закалку и последующий высокотемпературный отпуск, называется закалкой и отпуском, что означает, что он имеет высокую прочность и хорошую пластическую вязкость.

1. Низкотемпературный отпуск: 150-250 ° C, циклы M, уменьшают внутренние напряжения и хрупкость, улучшают пластическую вязкость, имеют более высокую твердость и износостойкость.Используется для изготовления измерительных инструментов, режущих инструментов, подшипников качения и т. д.

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

3. Высокотемпературный отпуск: 500-650 ℃, время S, с хорошими комплексными механическими свойствами.Используется для изготовления шестерен, коленчатых валов и т. д.
Что такое нормализация?

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

Нормализация имеет следующие цели и применения:

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

② Для заэвтектоидных сталей нормализация позволяет устранить сетчатый вторичный цементит и измельчить перлит, что не только улучшает механические свойства, но и облегчает последующий сфероидизирующий отжиг.

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

④ Для низкоуглеродистой и низкоуглеродистой низколегированной стали нормализация позволяет получить более чешуйчатую перлитную структуру, повысить твердость до HB140-190, избежать явления «прилипания ножа» во время резки и улучшить обрабатываемость.Для среднеуглеродистой стали более экономично и удобно использовать нормализацию, когда доступны и нормализация, и отжиг.5-осевая обработанная деталь

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

⑥ Высокотемпературная нормализация (на 150～200℃ выше Ac3) может уменьшить сегрегацию состава отливок и поковок из-за высокой скорости диффузии при высокой температуре.Крупные зерна после высокотемпературной нормализации можно измельчить путем второй более низкотемпературной нормализации.

⑦ Для некоторых низко- и среднеуглеродистых легированных сталей, используемых в паровых турбинах и котлах, часто используется нормализация для получения бейнитной структуры, а затем после высокотемпературного отпуска они обладают хорошим сопротивлением ползучести при использовании при 400-550 ℃.

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

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

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

Целью отжига является:

① Улучшите или устраните различные структурные дефекты и остаточные напряжения, вызванные литьем, ковкой, прокаткой и сваркой стали, а также предотвратите деформацию и растрескивание заготовки.

② Смягчите заготовку для резки.

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

④ Подготовить организацию к окончательной термообработке (закалке, отпуску).
Обычно используемые процессы отжига:

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

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

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

④ Рекристаллизационный отжиг.Применяется для устранения явления упрочнения (повышения твердости и снижения пластичности) металлической проволоки и листа при холодном волочении и холодной прокатке.Температура нагрева обычно на 50–150°C ниже температуры, при которой сталь начинает образовывать аустенит.Только таким образом можно устранить эффект наклепа и размягчить металл.

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

⑥ Диффузионный отжиг.Применяется для гомогенизации химического состава отливок из сплавов и улучшения их эксплуатационных характеристик.Метод заключается в том, чтобы нагреть отливку до максимально возможной температуры, не плавя, и выдержать ее в течение длительного времени, а затем медленно охладить после того, как диффузия различных элементов в сплаве стремится к равномерному распределению.

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