Отжиг играет ключевую роль в производстве высококачественных сталей и прецизионных сплавов и является одним из важных этапов термообработки металлических заготовок. Этот процесс включает нагревание деталей до заданной температуры, выдержку в таких температурных условиях и последующее медленное охлаждение. Цель отжига заключается в устранении остаточных напряжений, обеспечении равномерной и устойчивой структуры прецизионных сплавов и высококачественных сталей, а также в придании им необходимой пластичности.
Существует несколько типов отжига, которые различаются по своему воздействию на внутреннюю структуру материала.
Полный отжиг
Используют для доэвтектоидных сталей, таких как 08КП, 08ПС, 20, 70, содержащих менее 0,8% углерода. Он направлен на формирование мелких аустенитных зерен, которые при охлаждении образуют равномерную феррито-перлитную структуру, что значительно улучшает характеристики стали. Температура нагрева и время выдержки напрямую зависят от размеров заготовок, их размещения в печи, химического состава и других производственных факторов. Для защиты полуфабрикатов и готовых изделий от окисления и обезуглероживания термическую обработку проводят в защитных атмосферах.
Изотермический отжиг
Направлен на улучшение обрабатываемости сплавов, таких как 12Х18Н9 и 12Х18Н10Т, и получения более однородной ферритно-перлитной структуры. Позволяет сократить время перекристаллизации, что особенно важно для легированных сталей, так как после полного отжига для уменьшения твердости они требуют достаточно много времени для охлаждения.
Неполный (сфероидизирующий) отжиг
Рекомендуют для углеродистых и легированных сталей, таких как 60С2А, 65Г, 70С2ХА, У8А, У10А. Широко применяют для заэвтектоидных (содержащих от 0,8% до 2,14% углерода) материалов, и ограниченно — для доэвтектоидных. Такой тип отжига приводит к образованию и росту новых кристаллических зерен (практически полной рекристаллизации) и формированию сфероидальной формы перлита вместо обычной пластинчатой. В результате термообработки сплавы и стали лучше подвергаются резанию, а также приобретают улучшенные свойства для холодного проката, штамповки и волочения.
Гомогенизационный отжиг
Используют для устранения химической неоднородности в легированных сталях и сплавах, которая возникает в процессе кристаллизации металла. Включает в себя нагрев заготовки до высоких температур, за которым следует длительная выдержка и медленное охлаждение. В результате получается материал с крупным зерном, которое при необходимости можно уменьшить давлением или дополнительной термообработкой. Применяют для сплавов 50Н, 50НП, 79НМ, 49К2ФА, 27КХ, чтобы обеспечить высокие показатели магнитных свойств.
Отжиг для снятия внутренних напряжений
Направлен на уменьшение остаточных напряжений, которые возникают в металле в процессе различных технологических операций, таких как ковка, сварка, холодная прокатка. Цель такой термообработки — уменьшить или полностью снять напряжение, которое возникло в результате внешнего механического воздействия.
Рекристаллизационный отжиг
Предполагает нагрев холоднодеформированной стали до температуры, превышающей начало рекристаллизации, выдержку в заданном температурном режиме и дальнейшее медленное охлаждение. Проводят с целью увеличения пластичности металла перед холодной обработкой давлением, снятия наклепа между технологическими операциями и придания необходимых физико-механических свойств.
Нормализация
Часто применяют в качестве промежуточной операции для смягчения стали или сплава перед обработкой давлением или резанием, а также для устранения дефектов и улучшения структуры материала. В процессе нормализации сталь нагревают до высокой температуры, а затем оставляют медленно остывать на воздухе. По сравнению с отжигом позволяет получить более прочный материал.
В некоторых случаях нормализация предпочтительнее отжига, если оба метода обработки дают сопоставимые результаты. Это объясняется тем, что нормализация более экономична по стоимости и времени.
Отжиг сталей и прецизионных сплавов является важным процессом, направленным на улучшение механических и физических свойств, а также структуры материала. Этот вид термической обработки способен значительно повысить технологичность сплава или стали, улучшить их структуру, устранить дефекты и снизить внутренние напряжения.
Кроме того, отжиг улучшает обрабатываемость, что облегчает такие операции, как фрезерование и сверление. Также этот процесс повышает свариваемость материала, что имеет критическое значение для надежности и долговечности сварных конструкций в нефтегазовой и энергетической промышленности.
