Отжиг с целью получения мелкозернистой структуры

Отжигу с указанной целью подвергают изделия (чаще всего из конструкционной стали), перегретые при обработке давлением или при термической обработке, а также литые. Мелкозернистое строение обеспечивает лучшую вязкость и пластичность стали и уменьшает опасность аварий и поломок изделия при эксплуатации. Чтобы получить мелкое зерно вместо крупного, нужно произвести перекристаллизацию стали, т. е. получить путем нагрева аустенит мелкозернистого строения. Из предыдущего известно, что в стали, нагретой до критической температуры Асз, образуется мелкозернистый аустенит даже в том случае, если исходная структура была крупнозернистой.

Отжиг для получения мелкозернистой структуры осуществляют следующим образом. Изделие нагревают до температуры Ас + 30±50°, чтобы получить однородный по составу аустенит. После определенной выдержки при указанной температуре изделие охлаждают вместе с печью до температуры 200 - 500°. Дальнейшее охлаждение изделия до комнатной температуры можно производить на воздухе. Схема перекристаллизации стали при отжиге. При отжиге для получения мелкозернистой структуры следует тщательно контролировать температуру во избежание перегрева изделия. Известно, что при значительном увеличении температуры выше Асз аустенит получит крупнозернистое строение, и тогда цель отжига не будет достигнута. Температуры нагрева конструкционных углеродистых сталей при указанном отжиге.

У стальных отливок процесс перекристаллизации протекает труднее, чем у кованой и катаной стали, поэтому выдержка стальных отливок при температуре отжига должна быть более длительной. Охлаждение их производится со скоростью 80-120° в час, т. е. несколько медленнее, чем кованых и катаных изделий, которые можно охлаждать со скоростью 100-200° в час. Если и при этих условиях не удается получить мелкозернистую структуру, то применяют двойной отжиг, причем первый отжиг производится при повышенной температуре (950°), а второй - при температуре.

В настоящее время при отжиге углеродистой стали широко используется метод быстрого нагрева изделий: рекомендуется нагревать изделия с наибольшей скоростью, которая может быть достигнута. Высказываемые в литературе опасения о возможности появления трещин при ускоренном нагреве практически, как правило, не подтверждаются. Продолжительность отжига может быть сокращена также путем применения изотермического отжига, основанного на способности переохлажденного аустенита претерпевать превращения при постоянной температуре. При изотермическом отжиге изделия нагревают до требуемой температуры отжига (Асз + 20±30°) и после некоторой выдержки переносят в другую печь (или соляную ванну) с температурой 650 - 680° или охлаждают в той же печи до указанной температуры. При температуре 650 - 680° изделия выдерживают в течение времени, необходимого для полного превращения аустенита в перлит.

Время выдержки устанавливается по диаграмме изотермического превращения аустенита для данной стали; оно колеблется обычно в пределах от 2 до 5 час. По окончании выдержки изделия вынимают из печи и охлаждают на воздухе. Продолжительность изотермического отжига в 2 - 3 раза меньше обычного, кроме того, структура стали получается более однородной, так как процесс превращения аустенита протекает при постоянной температуре. Изотермический отжиг применяется в основном для легированной стали. Следует, однако, иметь в виду, что после изотермического отжига твердость стали получается более высокой, чем при обычном отжиге.