Назначение и действие отжига
Одной из важнейших производственных операций при обработке металла является выдерживание его в течение более или менее длительного времени при высоких температурах. Такая обработка материала может преследовать различные цели.
Она применяется, во-первых, для нагрева материала перед горячим деформированием. Для большинства металлов, подвергаемых горячей обработке, непосредственная обработка еще горячей отливки обычно не производится. Ей дают остыть и затем нагревают вновь до требуемой температуры. Часто такой нагрев необходимо повторять несколько раз, так как полная горячая обработка требует слишком много времени, чтобы материал сохранил достаточную температуру до конца обработки. Заключительный отжиг в данном случае служит для получения равномерных свойств при последующем холодном деформировании или при применении материала.
При холодном деформировании отжиг выполняет в основном два назначения.
Во-первых, большинство материалов при холодном деформировании упрочняется настолько сильно, что дальнейшая обработка их невозможна без опасения за разрушение. Отжигом металлу сообщаются свойства, присущие литому или правильнее сказать горячеобработанному продукту. В действительности состояние, достигаемое в результате последовательного применения холодной обработки и отжига, во многих отношениях лучше и равномернее литого или горячеобработанного состояния.
Далее отпуск и отжиг служат для того, чтобы сообщить материалу совершенно определенные свойства. Так как различные свойства очень различно изменяются с температурой и временем отжига правильный режим отпуска или отжига еще до сих пор нередко является особым искусством. Только применение печей, позволяющих поддерживать очень точно постоянство и равномерность температур, а также работать в безвредной атмосфере, облегчает достижение требуемых свойств.
Вызываемые отжигом изменения в материале могут быть двоякого рода. Собственно целью отжига является обычно изменение состояния материала (изменение свойств), что зависит исключительно от температурных условии, т. е. прежде всего от температуры и продолжительности отжига, а также от скорости нагрева и охлаждения.
Скорость охлаждения имеет особое значение для таких сплавов, которые претерпевают при охлаждении изменения состояния (превращения, старение, эвтектоидный распад). О таких «улучшающихся» или «стареющих» сплавах будет подробно сказано далее. Но уже здесь необходимо отметить, что чрезвычайно многие сплавы и даже некоторые так называемые чистые металлы претерпевают изменения состояния вследствие наличия в них неизбежных примесей. Такими примесями для железа являются углерод и кислород, для алюминия - кремний. Наблюдаемые иногда при термической обработке «необъяснимые» явления в сплавах с большой вероятностью можно объяснить наличием подобных процессов старения пли превращения.
Помимо собственно физического действия отжига, для практики большое значение имеют побочные факторы отжига, влияющие на состав материала. Речь идет о реакциях между материалом и атмосферой печи, которые или приводят к образованию инородного поверхностного слоя или могут изменять химический состав и, следовательно, свойства материала вследствие проникновения газов. В ряде случаев такие реакции используются для получения новых сплавов.