Использование отжига для уменьшения напряжений

Использование отжига для уменьшения напряжений лимитируется теми нежелательными структурными и фазовыми изменениями, которые могут произойти при нагреве. Например, чтобы достаточно полно снять закалочные напряжения в изделиях из термически упрочняемых алюминиевых сплавов, необходимо нагревать их до температур около 230 — 260 °С.

Но при таких температурах в алюминиевых сплавах происходит перестаривание, сопровождающееся снижением прочности, а у некоторых сплавов, кроме того, снижается стойкость против коррозии.

Для полного снятия остаточных макронапряжений после холодной обработки давлением желательно проводить отжиг при таких температурах, при которых протекает рекристаллизация. Но при этом снимается упрочнение от холодной обработки давлением, что во многих случаях недопустимо.

Поэтому приходится либо мириться с недостаточно полным снятием остаточных напряжений при низких температурах, либо идти на компромисс, достигая более полного снятия напряжений при некотором ухудшении механических и других свойств.

Примерные режимы отжига для уменьшения напряжений

Материал Температура отжига, °С Время выдержки, ч
Углеродистая сталь 550 — 680 *
Серый чугун 430 — 600 0,5 — 5
Медь 150 0,5
Двойные латуни 200 — 260 1
Специальные латуни 350 1
Никель и модель-металл 300 1 — 3
Титан 450 — 480 0,5 — 4
Титановые сплавы 500 — 650 0,5 — 4
Алюминий 150 0,5
Алюминиевые сплавы 230 — 370 1 — 5
Магниевые сплавы 150 — 260 1 — 5

* 2,5 мин. на 1 мм толщины.

В таблице приведены режимы отжига для уменьшения напряжений в различных материалах. Скорости нагрева и особенно охлаждения при отжиге должны быть небольшими, чтобы не возникли новые внутренние термические напряжения.

Верхнюю границу температурного интервала отжига для уменьшения напряжений определяют экспериментально с учетом тех нежелательных структурных изменений, которые ухудшают механические и другие свойства.


Влияние температуры отжига

Влияние температуры отжига

Влияние температуры отжига на степень снятия литейных напряжений в отливках из стали, содержащей 0,3% С. Продолжительность отжига 6 ч. Начальное напряжение 7,85 кгс/мм2 (Бенсон и Эллисон).


Стали отжигают для уменьшения напряжений при температурах обычно несколько ниже критической точки Ас1. На рисунке показано, что достаточно полное снятие литейных напряжений достигается отжигом примерно при 600 °С. Отливки из серого чугуна отжигают для уменьшения напряжений так, чтобы графитизация сильно не развивалась и твердость существенно не уменьшалась.

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

Уменьшение остаточных напряжений при отжиге

Избыточная энергия в упругодеформированных областях может понизиться без нарушения целостности тела, если разрядка остаточных напряжений произойдет путем пластической деформации. Следовательно, чтобы добиться полного или частичного снятия остаточных макронапряжений в изделии, необходимо вызвать в нем пластическое течение. Остаточные напряжения при отжиге уменьшаются двумя путями: вследствие пластической деформации в условиях, когда эти напряжения превысят предел текучести; в…

Флуктуации тепловой энергии

Флуктуации тепловой энергии активируют скольжение. С увеличением продолжительности отжига они вовлекают в скольжение менее благоприятно расположенные дислокации, помогают дислокациям преодолевать и обходить препятствия пересечением дислокаций леса и поперечным скольжением. При температурах отжига выше 0,5 Тпл препятствия обходятся дислокациями также переползанием, как и при обычной высокотемпературной ползучести. Остаточные напряжения в изделиях несколько снижаются вследствие ползучести и…

Механизм эффективного уменьшения остаточных напряжений

Если сплав содержит фазы с резко различающимися термическими коэффициентами линейного расширения (силумины, металлокерамические материалы), то по сравнению с обычным отжигом более эффективен циклический отжиг с обработкой холодом. Такой комбинированной термообработке подвергают детали, к которым предъявляют особо жесткие требования по стабильности размеров во время хранения и эксплуатации высокоточных приборов. Детали из силуминов типа АЛ2 и АЛ9…

Отжиг для уменьшения напряжений

Холоднокатаные листы и штамповки из меди, никеля, титана и деформируемых сплавов на их основе отжигают для уменьшения остаточных напряжений при температурах не выше точки начала рекристаллизации, чтобы сохранить высокие прочностные характеристики наклепанного металла. Отжиг для уменьшения напряжений широко применяют к латуням, содержащим более 20% Zn, так как они характеризуются сильной склонностью к коррозии под напряжением…

Возникновение и роль остаточных напряжений

Причинами возникновения внутренних макронапряжений являются неодинаковая деформация или разное изменение удельного объема в различных точках тела. Следующий простой пример поясняет возникновение остаточных напряжений при неодинаковой пластической деформации в разных участках металла. Представим себе, что полоса металла прокатывается в бочкообразных валках, диаметр которых посредине значительно больше, чем по концам. Центральные слои полосы получают большее обжатие, чем…