Процессы термической обработки: нормализация, отжиг, закалка

Такие процессы термообработки, как нормализация, отжиг, закалка и отпуск, необходимы для изменения механических свойств металлов. Эти процессы улучшают твердость, прочность, ударную вязкость и другие характеристики для соответствия конкретным требованиям применения. Давайте подробнее рассмотрим каждый процесс и его отличия.

Разница между отжигом и отпуском

Отжиг и отпуск — это два различных процесса термообработки с разными результатами. Отжиг в первую очередь смягчает металлы, чтобы снять внутренние напряжения и улучшить пластичность. Напротив, отпуск выполняется после закалки, чтобы уменьшить хрупкость, сохраняя при этом желаемую твердость. Отжиг подразумевает медленное охлаждение, что приводит к получению более мягкого и пластичного материала, тогда как отпуск предназначен для корректировки механических свойств материала, таких как прочность, вязкость и твердость, без существенного влияния на его пластичность.

Что такое отжиг?

Отжиг — это процесс термической обработки, при котором металл нагревается до определенной температуры, а затем медленно охлаждается для снятия внутренних напряжений, улучшения структуры зерна и улучшения обрабатываемости. Отжиг для снятия напряжений, распространенная вариация, специально нацелена на устранение остаточных напряжений от таких процессов, как сварка и механическая обработка, в результате чего получается свободный от напряжений и более однородный материал. Этот процесс повышает способность материала подвергаться дальнейшей механической обработке или формовке с пониженным риском растрескивания или деформации.

Что такое темперирование?

Отпуск используется после закалки для снижения хрупкости и внутренних напряжений, сохраняя при этом часть твердости, полученной в результате закалки. Материал нагревают до определенной температуры, выдерживают в течение определенного времени, а затем охлаждают. Этот процесс улучшает вязкость, пластичность и прочность. Существуют различные температуры отпуска в зависимости от требуемых свойств, например, низкотемпературный отпуск для повышения вязкости или более высокие температуры для большей твердости и прочности.

Что такое закалка?

Закалка — это процесс быстрого охлаждения, используемый для закалки металлов путем их быстрого охлаждения после нагрева до определенной температуры. Это быстрое охлаждение преобразует структуру металла в мартенсит, что увеличивает твердость, но также делает материал хрупким. После закалки обычно выполняется отпуск, чтобы сбалансировать твердость и вязкость материала. Закалка может выполняться с использованием различных охлаждающих сред, таких как вода, масло или воздух, в зависимости от материала и желаемых свойств.

Связь между нормализацией, закалкой, отжигом и отпуском

Нормализация, закалка, отжиг и отпуск часто используются вместе в цикле термообработки для достижения оптимальных механических свойств материала. Нормализация измельчает зернистую структуру и подготавливает материал к дальнейшей обработке, такой как закалка. Для доэвтектоидных сталей нормализация устраняет крупнозернистые структуры, тогда как для гиперэвтектоидных сталей она удаляет сетчатый вторичный цементит, повышая вязкость.

Отжиг и нормализация имеют сходство в том, что оба включают нагрев и контролируемое охлаждение для изменения структуры материала, но отжиг фокусируется на размягчении и снятии напряжений, в то время как нормализация направлена на измельчение зернистой структуры. Однако закалка и отпуск работают в тандеме для повышения твердости и прочности, гарантируя, что материал сохранит вязкость и пластичность.

Цель и преимущества нормализации

Нормализация служит для измельчения зернистой структуры, особенно в доэвтектоидных сталях, путем устранения крупных зерен и улучшения механических свойств. Она также облегчает обработку металлов и подготавливает их к закалке. В случае заэвтектоидных сталей нормализация способствует измельчению перлита и повышению вязкости. Для низкоуглеродистых сталей она повышает твердость и обрабатываемость, что делает ее пригодной для деталей, не требующих высоких механических свойств.

Роль отжига в улучшении свойств материалов

Отжиг играет важную роль в снятии внутренних напряжений и смягчении металлов для улучшения обрабатываемости. Он помогает улучшить структуру зерна, делая материал более стабильным и пригодным для дальнейшей обработки. Для некоторых применений отжиг также может корректировать микроструктуру материала для соответствия определенным требованиям к механическим свойствам, таким как повышенная пластичность или улучшенная твердость.

В итоге

Такие процессы термообработки, как нормализация, отжиг, закалка и отпуск, необходимы для достижения желаемых механических свойств металлов. Каждый процесс играет уникальную роль, будь то измельчение зернистой структуры, повышение твердости или улучшение прочности. Понимание различий и областей применения этих процессов позволяет производителям выбирать правильную обработку для производства прочных, высокопроизводительных материалов для различных отраслей промышленности.