Неполный отжиг

 Неполный отжиг

Этот отжиг отличается от полного тем, что сталь нагревают до более низкой температуры (немного выше точки А_с1).

Для доэвтектоидных сталей неполный отжиг применяют для улучшения обрабатываемости резанием. Однако при неполном отжиге происходит частичная перекристаллизация стали только вследствие превращения перлит – аустенит. Избыточный феррит лишь частично превращается в аустенит, и поэтому значительная его часть не подвергается перекристаллизации. В связи с этим неполный отжиг доэвтектоидных сталей применяют в том случае, если горячая механическая обработка их была выполнена правильно и при этом не было получено крупного зерна такой структуры, как, например, видманштеттова.

Для заэвтектоидных сталей применяют только неполный отжиг. В этих сталях нагрев несколько выше точки А_с1 (обычно па 10–30 °С) вызывает практически полную перекристаллизацию и позволяет получить зернистую структуру перлита (рис.1в). Такой отжиг называют сфероидизацией.

а) б) в) Рис.1. Микроструктура стали в зависимости от содержания углерода (х 450): а – 0,8 %С, б – 1,3 %С, в – 1,1 %С

Частицы цементита, не растворившегося при нагреве, и микрообъемы с повышенной концентрацией углерода в аустените, из-за недостаточно полной его гомогенизации, служат центрами кристаллизации для цементита, выделяющегося при последующем охлаждении ниже точки А₁ и принимающего в этом случае зернистую форму. В результате нагрева значительно выше точки А_с1 и растворения большей части цементита и более полной гомогенизации аустенита последующее выделение его ниже точки А_с1 происходит в пластинчатой форме. Если избыточный цементит находился в виде сетки (рис.4б), что является дефектом, то перед этим отжигом предварительно нужно провести нормализацию с нагревом выше А_ст для растворения сетки из вторичного цементита с последующим охлаждением на воздухе или в воздушной струе для предупреждения выделения этого цементита по границам аустенита. Нормализацию нередко проводят с прокатного (ковочного) нагрева.

Стали, близкие к эвтектоидному составу, имеют узкий интервал температур нагрева (750—760 °С) для отжига на зернистый цементит, для заэвтектридных углеродистых сталей интервал расширяется до 770—790 °С. Легированные заэвтектоидные стали для получения зернистых карбидов можно нагревать до более высоких температур и в более широком интервале (770-820 °С).

Охлаждение при сфероидизации медленное. Оно должно обеспечить распад аустенита на ферритно-карбидную структуру, сфероидизацию и коагуляцию образовавшихся карбидов, при охлаждении до 620—680 °С. Чаще применяют изотермический отжиг, требующий меньше времени. В этом случае сталь медленно охлаждают (30—50 °С/ч) до 620-680 °С. Выдержка при постоянной температуре, необходимая для распада переохлажденного аустенита и коагуляции карбидов, составляет 1—3 ч в зависимости от массы отжигаемого металла. Последующее охлаждение производят на воздухе.

Сталь с зернистым перлитом имеет более низкую твердость, предел прочности и соответственно более высокие значения относительно удлинения и сужения. Например, эвтектоидная сталь с пластинчатым перлитом имеет твердость НВ 228, а с зернистым перлитом — НВ 163; соответственно предел прочности 82 и 63 кгс/мм² и относительное удлинение 15 и 20 %. После отжига на зернистый перлит эвтектоидные и заэвтектоидные стали обладают наилучшей обрабатываемостью резанием, т. е. возможно применение больших скоростей резания и достигается высокая чистота поверхности.

Отжигу на зернистый перлит подвергают также тонкие листы и прутки из низко- и среднеуглеродистой стали перед холодной штамповкой или волочением для повышения пластичности.

Вследствие ускоренного охлаждения после прокатки или другой горячей обработки легированные стали получают неравномерную структуру: сорбит, троостит, бейнит или мартенсит и, как следствие этого, высокую твердость. Для снижения твердости на металлургических заводах сортовой прокат подвергают высокому отпуску при 650—680 °С (несколько ниже точки А₁). При нагреве до указанных температур происходят процессы распада мартенсита, коагуляции карбидов и в итоге снижение твердости.