В реальных условиях кристаллизации расплава имеет место внутрикристаллическая ликвация: сердцевина кристалла обогащена тугоплавким компонентом, а наружные части сплава, а наружные – менее тугоплавким.
Внутрикристаллическая ликвация затрудняет последующую обработку давлением, т.к. снижает пластичность стали.
Диффузионным отжигом называют длительную выдержку сплавов при высоких температурах, в результате которой уменьшается ликвационная неоднородность твердого раствора.
Дендритная ликвация повышает склонность стали, обрабатываемой давлением, к хрупкому разрушению, она понижает пластичность, вязкость стали.
При высокой температуре протекают диффузионные процессы, не успевшие завершиться при первичной кристаллизации.
Диффузионному отжигу подвергают слитки легированных сталей, слитки алюминиевых сплавов.
В стальных слитках в результате диффузионного отжига достигается более равномерное распределение элементов в объеме зерен твердого раствора.
Его ведут при температуре 1100-1300 ° С с выдержкой 20-50 часов, затем медленное охлаждение.
РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИОННЫЙ ОТЖИГ
Это нагрев деформированных полуфабрикатов или деталей выше температуры рекристаллизации.
Этот вид отжига производится с целью устранения наклепа холоднодеформированного металла.
Напомню, что наклепанный металл очень тверд и хрупок, его кристаллическая решетка вследствие высокой плотности дислокаций и наличия большого количества дефектов, находится в неравновесном состоянии. Наклеп приходится устранять. Для этого требуется нагрев, стимулирующий диффузионные процессы.
Цель рекристаллизационного отжига – понижение прочности и восстановление пластичности деформированного металла, получение заданного размера зерна.
Скорость охлаждения здесь не имеет большого значения – обычно на воздухе.
Температура рекристаллизации зависит от состава сплава и связана с температурой его плавления уравнением:
Трек. = а х Т пл., где
Тпл – температура плавления сплава в К
А –коэффициент, зависящий от состава сплава
У углеродистых сплавов – 0,4 у легированных – 0,8
Для углеродистых сталей рекристаллизационный отжиг проводится при температуре 600-700°С.
ОТЖИГ ДЛЯ СНЯТИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
Применяется для отливок, сварных изделий, деталей после обработки
резанием, т.е. деталях, в которых возникли остаточные напряжения. Они могут вызвать деформацию деталей в процессе эксплуатации, могут привести к преждевременному короблению или разрушению конструкции.
Температура отжига колеблется от 160 до 700°с последующим медленным охлаждением.
В стальных и чугунных отливках значительное снижение остаточных напряжений происходит в процессе выдержки при т-ре 450°С. Выдержка от нескольких до десятков часов в зависимости от массы.
Отжиг для снятия сварных напряжений происходит при т-ре 650-700°С.
Многие детали прецизионных станков (ходовые винты, высоконагруженные зубчатые колеса, червяки) проходят отжиг после основной механической обработки при т-ре 570-600°С в течение 2-3 часов, и после окончательного шлифования – при т-ре 160-180°С и выдержке – 2-2,5 часа.
ОТЖИГ ВТОРОГО РОДА
ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СПЛАВОВ, СВЯЗАННАЯ С ФАЗОВЫМИ ПРЕВРАЩЕНИЯМИ.
Цели отжига 2-го рода
-снижение твердости
-повышение пластичности
-получение однородной мелкозернистой структуры,
-полное снижение внутренних напряжений
-улучшение обрабатываемости резанием
Это нагрев стали выше критических температур Асз и Ас1, выдержки и медленным охлаждении вместе с печью.
В результате этого фазовые превращения приводят к достижению практически равновесного состояния. После отжига 2-рода получаются структуры, указанные в диаграмме состояния железо-цементит.
Следовательно, цель отжига 2-рода-снижение твердости, повышение пластичности и получение однородной мелкозернистой структуры. Одновременно при нем полностью снимаются остаточные напряжения.
При изотермическом отжиге – выдержка происходит при температуре 650°С в другой печи, затем идет охлаждение на спокойном воздухе.
При этом уменьшается длительность процесса, структура становится более однородной. Он улучшает обработку резанием, чистоту поверхности, уменьшает деформации. Его используют для поковок (валы, шестерни, зубчатые колеса, муфты и др. детали небольших размеров).
