Подробное объяснение шести распространенных процессов отжига

 

В области металлообработки и термической обработки отжиг является важнейшим процессом, который улучшает внутреннюю структуру металлических материалов посредством нагрева и охлаждения. Целью этого процесса является улучшение характеристик материала, снятие напряжений и облегчение последующей обработки. В этой статье дается подробное объяснение шести распространенных процессов отжига: полный отжиг, сфероидизирующий отжиг, отжиг для снятия напряжений, рекристаллизационный отжиг, диффузионный отжиг и изотермический отжиг, а также обсуждаются их характеристики, применение и структурные изменения после отжига.

 

▲ Процессы отжига

 

▲ Изменения отжига

 

 

Я Полный отжиг

 

1. Определение и цель

Полный отжиг — это процесс термообработки, при котором металлические материалы нагреваются выше критической температуры (Ac3 или Ac1, в зависимости от состава материала), выдерживаются в течение определенного времени, а затем медленно охлаждаются до комнатной температуры в печи. Основная цель — улучшение зеренной структуры, гомогенизация материала, устранение внутренних напряжений и снижение наклепа, что повышает пластичность и вязкость материала для дальнейшей механической обработки, такой как ковка, прокатка и резка.

 

2. Диапазон применения

Полный отжиг широко используется в доэвтектоидной стали, среднеуглеродистой стали, а также в отливках, поковках и горячекатаных профилях из некоторых низко- и среднеуглеродистых легированных сталей. Эти материалы имеют тенденцию испытывать нагартование и остаточные напряжения во время механической обработки, которые можно улучшить путем полного отжига, тем самым улучшая их производительность обработки и свойства конечного применения.

 

3. Структура после отжига

После полного отжига структура материала обычно превращается в однородную смесь феррита (F) и перлита (P). Цементит перлита расположен в пластинчатой ​​форме внутри ферритной матрицы, которая выглядит равноосной и равномерно распределенной с мелкими зернами. Эта микроструктура обеспечивает повышенную пластичность и прочность материала для последующей механической обработки.

 

 

II Сфероидизирующий отжиг

 

1. Определение и цель

Сфероидизирующий отжиг — это процесс термообработки, при котором заэвтектоидная сталь или высокоуглеродистая сталь нагревается немного выше температуры Ac1, выдерживается некоторое время, а затем медленно охлаждается до температуры чуть ниже температуры Ar1 для изотермического преобразования с последующим охлаждением на воздухе. Основная цель состоит в том, чтобы превратить пластинчатые или сетчатые карбиды в сферические частицы, равномерно распределенные в ферритной матрице, тем самым улучшая обрабатываемость и эффективность закалки.

 

2. Диапазон применения

Сфероидизирующий отжиг в основном используется для эвтектоидной стали, заэвтектоидной стали, подшипниковой стали, науглероженной стали или материалов, требующих превосходной обрабатываемости и закалки. Этот процесс значительно повышает эффективность обработки и качество конечного продукта.

 

3. Структура после отжига

 

▲ Структура после сфероидизирующего отжига

 

Структура после сфероидизирующего отжига состоит из сфероидизированного перлита, где цементит образует мелкие сферические частицы, диспергированные внутри ферритной матрицы. Эта структура не только улучшает обрабатываемость, но также снижает риск деформации и растрескивания во время закалки, одновременно улучшая твердость и износостойкость после закалки.

 

 

III Отжиг для снятия напряжений

 

1. Определение и цель

Отжиг для снятия напряжений — это процесс термообработки, при котором металлические материалы нагреваются ниже температуры рекристаллизации, выдерживаются в течение определенного периода времени, а затем медленно охлаждаются до комнатной температуры. Основная цель — устранить остаточные напряжения, вызванные холодной обработкой или сваркой, предотвратить деформацию или растрескивание во время использования из-за концентрации напряжений.

 

2. Диапазон применения

Отжиг для снятия напряжений широко используется при литье, поковке, сварных деталях, холодноштампованных деталях и обрабатываемых деталях. Эти детали склонны к образованию остаточных напряжений во время обработки, которые можно эффективно уменьшить за счет отжига для снятия напряжений, что повышает стабильность и срок службы.

 

3. Структура после отжига

Отжиг для снятия напряжений вызывает минимальные структурные изменения, поскольку его основное внимание уделяется снятию внутренних напряжений, а не изменению микроструктуры. Поэтому ключевой задачей в этом процессе является снятие стресса, а не структурная трансформация.

 

 

IV рекристаллизационный отжиг

 

1. Определение и цель

Рекристаллизационный отжиг — это процесс термообработки, при котором холоднообработанные металлические материалы нагреваются выше температуры их рекристаллизации, выдерживаются в течение определенного периода времени, а затем охлаждаются до комнатной температуры. Основной целью является устранение наклепа и остаточных напряжений, вызванных холодной обработкой, восстановление пластичности и прочности материала.

 

2. Диапазон применения

Рекристаллизационный отжиг в основном используется для холоднодеформированных металлических материалов, таких как холоднокатаные стальные листы и холоднотянутая стальная проволока. В этих материалах при холодной деформации возникает нагартование и остаточные напряжения, что может отрицательно повлиять на их обрабатываемость и эксплуатационные характеристики. Рекристаллизационный отжиг значительно улучшает их обработку и конечные характеристики.

 

3. Структура после отжига

 

▲ Структура пострекристаллизационного отжига

 

Структура после рекристаллизационного отжига обычно состоит из мелких равноосных зерен, в которых отсутствуют полосы деформации и дислокации, вызванные холодной деформацией. Эта структура обеспечивает улучшенную пластичность, ударную вязкость, усталостную прочность и коррозионную стойкость во время дальнейшей обработки.

 

 

V. Диффузионный отжиг.

 

1. Определение и цель

Диффузионный отжиг включает нагрев металлических материалов до температуры, значительно превышающей их критическую температуру, и выдержку их в течение длительного периода времени, чтобы обеспечить достаточную диффузию атомов, устраняя химическую сегрегацию и микроструктурную неоднородность. Основная цель — гомогенизировать отливки, поковки и крупные детали для создания благоприятных условий для последующей обработки и использования.

 

2. Диапазон применения

Диффузионный отжиг в основном используется для устранения химической сегрегации и структурных несоответствий в крупных отливках и поковках. Эти компоненты склонны к таким проблемам, как дендритная сегрегация и региональная сегрегация, которые влияют на производительность и долговечность. Диффузионный отжиг может значительно смягчить эти проблемы, повышая общую производительность.

 

3. Структура после отжига

После диффузионного отжига микроструктура обычно становится более однородной, устраняя первоначальную сегрегацию и несоответствия. Конечная структура зависит от исходного материала и параметров отжига, но диффузионный отжиг обычно приводит к более однородной и плотной микроструктуре, что улучшает механические и коррозионностойкие свойства.

 

 

VI Изотермический отжиг

 

1. Определение и цель

Изотермический отжиг — это процесс термообработки, при котором металлические материалы нагреваются выше критической температуры, выдерживаются некоторое время, быстро охлаждаются до температуры немного ниже температуры Ar1 для изотермического преобразования, а затем охлаждаются на воздухе. Основная цель — контролировать скорость охлаждения и процесс изотермического преобразования для достижения определенной микроструктуры и рабочих характеристик.

 

2. Диапазон применения

Изотермический отжиг в основном используется для металлических материалов, требующих определенных микроструктурных и эксплуатационных характеристик, таких как высокоуглеродистая сталь и среднеуглеродистая легированная сталь. Перед закалкой эти материалы подвергаются изотермическому отжигу для получения однородных, мелких аустенитных зерен и соответствующего распределения карбидов, что повышает твердость и износостойкость после закалки.

 

3. Структура после отжига

Структура после изотермического отжига зависит от конкретных параметров процесса и условий изотермического превращения. Как правило, микроструктура после изотермического отжига становится более однородной и очищенной, обеспечивая повышенную твердость, износостойкость и стабильность размеров во время последующей закалки, одновременно снижая риск деформации и растрескивания.

 

 

Заключение

 

Каждый из этих шести процессов отжига имеет свои уникальные характеристики и область применения, играя жизненно важную роль в металлообработке и термообработке. Выбрав и применив соответствующие процессы отжига, можно значительно улучшить микроструктуру и характеристики металлических материалов, повысив эффективность обработки и качество конечной продукции. Тщательный контроль параметров отжига и деталей процесса необходим для обеспечения стабильности и надежности результатов отжига.