Высокий отпуск (для уменьшения твердости)

Рекристаллизационный отжиг

Под рекристаллизационным отжигом понимают нагрев холоднодеформированной стали выше температуры начала рекристаллизации, выдержку при этой температуре с последующим охлаждением. Этот вид от­жига чаще применяют как промежуточную операцию для снятия наклепа между операциями холодного деформирования. Темпера­тура отжига для достижения рекристаллизации по всему объему и сокращения времени процесса превышает температуру порога рекристаллизации. Для углеродистых сталей с 0,08…0,2 % С, чаще подвергаемых холодной деформации (прокатке, штамповке, волочению), температура отжига находится в интервале 680…700 ⁰С. Отжиг калиброванных прутков (холодная протяжка) из высокоуглеродистой легированной стали (хромистой, хромокремнистой и др.) проводят при 680…740 ⁰С в течение 0,5…1,5 ч.

Кроме рекристаллизации феррита при отжиге стали могут про­текать коагуляция и сфероидизация цементита, при этом повы­шается пластичность, что облегчает обработку давлением.

После горячей механической обработки сталь чаще имеет мелкое зерно и удовлет­ворительную микроструктуру, поэтому не требуется фазовой пере­кристаллизации (отжига).

Однако вследствие ускоренного охлажде­ния после прокатки или другой горячей обработки легированные стали имеют неравновесную структуру - сорбит, троостит, бейнит или мартенсит - и, как следствие этого, высокую твердость. Для снижения твердости на металлургических заводах сортовой прокат подвергают высокому отпуску при 650…700 ⁰С (несколько ниже точки А₁) в течение 3…15 ч и последующему охлаждению. При нагреве до указанных температур происходят процессы рас­пада мартенсита и (или) бейнита, коагуляция и сфероидизация карбидов и в итоге снижается твердость. Углеродистые стали под­вергают высокому отпуску в тех случаях, когда они предназна­чаются для обработки резанием, холодной высадки или волоче­ния. Высокий отпуск снижает твердость до требуемых значений и обеспечивает оптимальную для обработки резанием микрострук­туру - феррит и смесь зернистого и пластинчатого перлита. После высокотемпературного отпуска доэвтектоидная сталь лучше обрабатывается резанием, чем после полного отжига, когда структура - обособленные участки феррита и перлита. Структурно свободный феррит налипает на кромку инструмента, ухудшает качество поверхности изделия, снижает теплоотдачу, и поэтому снижает скорость резания и стойкость инструмента. Для высоколегированных сталей, у которых практически не от­мечается перлитного превращения, высокий отпуск является един­ственной термической обработкой, позволяющей снизить их твердость.

Отжиг для снятия остаточных напряжений

Этот вид отжига применяют для отливок, сварных изделий, деталей после обра­ботки резанием и др., в которых в процессе предшествующих технологических операций из-за неравномерного охлаждения, не­однородной пластической деформации и т. п. возникли остаточ­ные напряжения.

Остаточные напряжения могут вызвать изменение размеров, коробление и поводку изделия в процессе его обработки (напри­мер, резанием), эксплуатации или хранения. При резании за счет удаления части металла происходит нарушение равновесия остаточных напряжений, влекущих за собой деформацию изде­лия. Изменение размеров в процессе хранения связано с пере­распределением остаточных напряжений при их релаксации. Отжиг стальных изделий для снятия напряжений проводят при температуре 160…700 ⁰С с последующим медленным охлаждением. Например, многие детали прецизионных станков (ходовые винты, высоконапряженные зубчатые колеса, червяки и др.) нередко про­ходят отжиг (отпуск) при 570…600 ⁰С в течение 2…3 ч после ос­новной механической обработки и при 160…180 ⁰С 2…2,5 ч после окончательной механической обработки для снятия шлифовочных напряжений. Отжиг для снятия сварных напряжений про­водится при 650…700 ⁰С.

Остаточные напряжения снимаются и при проведении других видов отжига, например, рекристаллизационного, с фазовой пере­кристаллизацией, а также при отпуске (особенно высоком) зака­ленной стали.