Відпал стали теорія і процеси

Відпал стали - це термічна обробка, при якій сталь нагрівають:

• вище верхньої критичної температури Ас3 - повний відпал;
• між критичним температурами АС1 і АС3 - неповний отжиг;
• нижче критичних температур - низький отжиг.

Після нагріву слід повільне охолодження, найчастіше з піччю.

Нагрівання вище температури АС3 забезпечує повну перекристалізації стали, а повільне охолодження забезпечує розпад аустеніту на повністю ферріто-перлитную структуру (рисунок 1).

Малюнок 1 - середньовуглецеву сталь 40 після повного відпалу.
Феррито-перлітною структура.

Цілі відпалу стали

Основними цілями відпалу стали є перекристалізація сталі і усунення внутрішніх напружень. Відпал, як і нормалізація, є первинною операцією термічної обробки. Мета відпалу - усунути дефекти попередніх металургійних операцій (лиття, прокатки, кування) або підготувати сталь до наступних технологічних операцій, наприклад, обробці різанням або загартування. Часто отжиг є заключною термічної операцією, коли властивості стали після відпалу задовольняють вимогам до деталі або виробу.

Повний отжиг стали

Область температури для повного відпалу стали.

Неповний отжиг стали

Неповний отжиг стали - нагрівання між вище температури АС1. але нижче температури Ас3 - проводять, коли структура стали не дуже грубозерниста і немає відманштеттенові фігури фериту. Цей отжиг іноді називають межкрітіческім. В цьому випадку відбувається тільки перекристалізація тільки перлитной структур, а ферит залишається без зміни. Зрозуміло, що неповний отжиг є більш економічним, ніж повний.

Низький отжиг стали

Низький відпустку є одним із способів сфероїдизації стали.

дифузійний відпал

Дифузійний відпал є варіантом повної відпалу. Його проводять для сталевих злитків. Для литої сталі характерні неоднорідність хімічного складу, а також дендритная ізоляція. Операцію діффузіоннго відпалу, яку називають також гомогенизацией, проводять при високій температурі, зазвичай до 1000-1100 ° С. Таке нагрівання з витримкою призводить до усунення або пом'якшення дендритних неоднорідності. Однак в результаті такого високого нагріву виникає грубозерниста структура, яка вимагає додаткової термічної обробки, зазвичай - відпалу. Якщо дифузний відпал застосовувався до злитків, які призначені для обробки металів тиском (прокатці, куванні), то в відпалі немає необхідності - зерно подрібнити подальшої пластичною деформацією.

Охолодження стали при її відпалі

Швидкість охолодження при відпалі стали не повинна бути більше 50-100 ° С в годину, що може досягатися тільки при охолодженні з піччю. Це забезпечує перетворення аустеніту з мінімальним ступенем переохолодження і гарантує освіту рівноважної ферріто-перлітною структури.

ізотермічний отжиг

Щоб уникнути труднощів контролю швидкості охолодження стали при відпалі, а також скоротити тривалість відпалу, замість класичного відпалу із повільним охолодженням на практиці часто застосовують так званий ізотермічний отжиг. Він відрізняється від звичайного повного відпалу тим, що сталь від температури відпалу охолоджують швидко до температури на 50-100 ° С нижче критичної точки АС1 і витримують при ній стільки, скільки потрібно для повного перетворення аустеніту.