Влияние режима сфероидизирующего отжига

Для режима сфероидизирующего отжига заэвтектоидных сталей характерен узкий температурный «интервал отжигаемости». Нижняя его граница должна находиться немного выше точки А1, чтобы образовалось большое число центров выделения карбида при последующем охлаждении.

Верхняя граница не должна быть слишком высокой, так как иначе из-за растворения в аустените центров карбидного выделения при охлаждении образуется пластинчатый перлит.

Так как точки Аст и А1 сходятся при эвтектоидной концентрации, то у сталей, близких к эвтектоидному составу, «интервал отжигаемости» особенно узок. Например, для сталей У9А и У10А границы этого интервала 740 — 750 °С, в то время как для сталей У11А, У12А и У13А они находятся в пределах 750 — 780 °С.

Конечная структура зависит от скорости охлаждения и температуры сфероидизирующего отжига. Чем меньше скорость охлаждения, тем до больших размеров вырастают глобули карбида при распаде аустенита. Регулируя скорость охлаждения, можно получать структуры глобулярного перлита от точечного до крупнозернистого. Более мелкозернистый перлит обладает повышенной твердостью.


Зависимость твердости шарикоподшипниковой стали

Зависимость твердости шарикоподшипниковой стали

Зависимость твердости шарикоподшипниковой стали ШХ15 от
температуры отжига при трех скоростях охлаждения
(Я. Р. Раузин), град/ч: 1 — 100; 2 — 30; 3 — 5.


Влияние режима сфероидизирующего отжига на твердость показано на рисунке. С повышением температуры отжига до 800— 820 °С твердость снижается из-за развития сфероидизации, а при дальнейшем увеличении температуры отжига твердость растет из-за появления все в большем количестве пластинчатого перлита.

Сфероидизирующему отжигу подвергают углеродистые и легированные инструментальные и шарикоподшипниковые стали.

Сталь со структурой зернистого перлита обладает наименьшей твердостью, легче обрабатывается резанием, что особенно важно, например, для работы автоматических линий в условиях массового подшипникового производства. Кроме того зернистый перлит является оптимальной исходной структурой перед закалкой.

При исходной структуре зернистого перлита меньше склонность к росту аустенитного зерна, шире допустимый интервал закалочных температура меньше склонность к растрескиванию при закалке, выше прочность и вязкость закаленной стали (мелкие глобули равномерно распределены в мартенсите закаленной заэвтектоидной стали).

Поэтому металлургические заводы поставляют отожженную инструментальную сталь со структурой зернистого перлита. Поковки шарикоподшипниковой стали также отжигают на зернистый перлит.

Если при однократном отжиге не происходит полной сфероидизации цементита, то можно применить циклический или маятниковый отжиг, являющийся разновидностью сфероидизирующего.

Например, углеродистую сталь несколько раз попеременно нагревают до 740 °С и охлаждают до 680 °С. Пластинка цементита при каждом нагреве частично растворяется в аустените. Растворение идет преимущественно с вершин и ребер пластин.

При каждом охлаждении из аустенита выделяется цементит на нерастворившихся остатках цементитных пластин, причем выделение идет преимущественно вдали от вершин и ребер. Попеременно растворяясь и подрастая, цементитная пластинка постепенно округляется (рисунок Микроструктура за эвтектоидной стали У12).

К сожалению, в заводских условиях очень трудна создать контролируемые колебания температуры большой садки с амплитудой 40 °С в заданном температурном интервале.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Патентирование

Для получения высокопрочной канатной, пружинной и рояльной проволоки применяют изотермическую обработку, которая известна с 70-годов XIX в. и получила название патентирования. Проволоку из углеродистых сталей, содержащих от 0,45 до 0,85%С, нагревают в проходной печи до температуры на 150 — 200 °С выше Ас3, пропускают через свинцовую или соляную ванну с температурой 450 — 550 °С…

Изотермический отжиг

Малая степень переохлаждения аустенита, необходимая при отжиге, может быть получена не только при непрерывном охлаждении стали с печью. Другой путь — ступенчатое охлаждение с изотермической выдержкой в интервале перлитного превращения (смотрите рисунок Основные разновидности отжига 2-го рода доэвтектоидной стали). Такая термообработка называется изотермическим отжигом. После нагрева до температуры выше А3 сталь ускоренна охлаждают до температуры…

Нормализация

При нормализации сталь нагревают до температур на 30 — 50 °С выше линии GSE и охлаждают на воздухе (смотрите рисунок Температура нагрева сталей для отжига 2-го рода). Ускоренное по сравнению с отжигом охлаждение обусловливает несколько большее переохлаждение аустенита (смотрите рисунок Основные разновидности отжига 2-го рода доэвтектоидной стали). Поэтому при нормализации получается более тонкое строение эвтектоида…

Сфероидизирующий отжиг

Для заэвтектоидных сталей полный отжиг с нагревом выше Аст (линия ES) вообще не используют, так как при медленном охлаждении после такого нагрева образуется грубая сетка вторичного цементита, ухудшающая механические и другие свойства. К заэвтектоидным углеродистым сталям широко применяют отжиг с нагревом до 740 — 780 °С и последующим медленным охлаждением. После такого нагрева в аустените…

Влияние легирующих элементов на перлитное превращение

Легирующие элементы оказывают чрезвычайно важное для практики влияние на кинетику распада аустенита. За исключением кобальта, все широко используемые легирующие элементы, растворенные в аустените (Cr, Ni,Mn, W, Mo, V и др.), замедляют перлитное превращение, сдвигая верхнюю часть С-кривой вправо. Природа увеличения устойчивости переохлажденного аустенита под влиянием легирующих элементов довольно сложная. Если в углеродистых сталях перлитное превращение…