Відпал першого роду

Тема 5. Способи та режими термічної обробки

1. Відпал першого роду.

2. Відпал другого роду.

3. Гартування і відпуск.

4. Термомеханічна обробка

Відпал першого роду – це вид термообробки, який частково або повністю знімає відхилення від рівноважного стану. Як раніше відмічалось причинами відхиленння від рівноважного стану можуть бути наклеп холодного деформування, зварювання, ливарні процеси, нерівномірна пружна деформація при навантаженні.

Проведення відпалу першого роду не обумовлюється фазовими перетвореннями. В залежності від того, які відхилення від рівноважного стану необхідно ліквідувати, відрізняють наступні різновидності відпалу 1-го роду:

- гомогенізаційний (дифузійний відпал);

- рекристалізаційний;

- для зменшення внутрішніх (залишкових напруг).

Основними параметрами процесу відпалу першого роду являються температура нагрівання і час витримки.

Гомогенізаційний (дифузійний) відпал – це вид термічної обробки, при якій головним процесом являється усунення дендритної ліквації. В результаті дендритної ліквації виникає хімічна мікронеоднорідність всередині кристалів твердого розчину, внаслідок чого утворюються нерівноважні надлишкові фази. В литих сплавах це призводить до зниження пластичності та стійкості проти корозії. В процесі обробки тиском мікроділянки, які мають різний хімічний склад, видовжуються – виникає волокниста структура. Така структура обумовлює анізотропію властивостей виробу.

Результаті гомогенізації відбувається вирівнювання концентрації всередині зерен твердого розчину і розчинення нерівноважних надлишкових фаз. Оскільки ці процеси по своїй фізичній сутності являються дифузійними, то гомогенізаційний відпал називають також дифузійним. Нагрівання сприяє більш повному протіканню дифузійних процесів. Тому при гомогенізації температуру нагрівання визначають в межах (0,8…0,95)Т_пл, але нижче лінії солідуса. Сталі і чавуни, наприклад розігрівають до температур 1100...1200°С; леговані сталі до 1050...1250°С. Час витримки при гомогенізаційному відпалі коливається від декількох до десятків годин.

Після витримки заготовки охолоджують в середовищі з температурою 800…820°С, а потім на повітрі.

Рекристалізаційний відпал – де вид термічної обробки попередньо деформованого сплаву з метою усунення деформаційного наклепу, тобто, проведення процесу рекристалізації. Здебільшого рекристалізаційний відпал застосовують після холодної обробки тиском або між операціями холодного деформування. При пластичній деформації в холодному стані у кристала збільшується щільність дислокацій. В результаті значної деформації щільність дислокацій може досягати 10¹¹ – 10 ¹² см², тоді як в відпаленому стані – 10⁶ – 10⁸ см².

Режим рекристалізаційного відпалу складається з нагрівання до температури вище початку рекристалізації, витримки і наступного охолодження. Найнижча температура початку рекристалізації металу або сплаву, яка відповідає великим деформаціям (> 60 – 70%) і тривалості відпалу 1– 2 години слугує характеристикою матеріалу і називається температурнім порогом рекристалізації Т _п.р. Між Т_п.р. і температурою плавлення існує практично стале співвідношення (правило А. А. Бочвара): рекристалізація починається при температурі, яка складає однакову для всіх металів частку від температури плавлення, а саме: Т_п.р. = αТ_пл. Наприклад, для технічно чистих металів: Т_п.р. = (0,3 – 0,4) • Т_пл; для складних сплавів, твердих розчинів і легованих сталей: Т_п.р.⁼ (0,5 – 0,8) • Т_пл, де Т_пл – визначається за абсолютною шкалою. Тобто, для визначення Т_п.р. за відомою температурою плавлення Т_пл,°С необхідно: Т_{п. р.} = (Т_п.р., °С + 273)α - 273.

Найважливішою характеристикою відпаленого металу є розмір рекристалізованого зерна. До основних факторів, які визначають кінцевий розмір зерен належать температура і час відпалу, ступінь деформації і склад сплаву. Для вибору режимів рекристаліз­аційного відпалу можли­во використовувати діаграми рекристалізації.

Рисунок 5.1 – Діаграма рекристалізації маловуглецевої сталі

Ці діаграми пока­зують залежність розміру зерна металу або сплаву від ступеню деформації і темпера­тури відпалу при певному часі витримки, а також дозволяють п першому іїайлижіаші визначити режим рекристалізаційного відпалу для отримання бажаної структури.

Рисунок 5.2 – Режими нагрівання припроведенні відпалів 1-го роду: 1 – гомогенізація (диффузійний відпал);2 – рекристалізація; 3 – відпал для зняття внутрішніх напруг

Відпал для зменшення напруг – це вид термічної обробки, при якій головним процесом є повна або часткова релаксація залишкових напруг, які зберігаються в металі після закінчення різних технологічних процесів: лиття, обробки тиском, зварювання, обробка різанням. Небезпечність залишкових напруг полягає в тому, що вони призводять до зміни розмірів і жолоблення виробу. Зменшення залишкових напруг відбувається завдяки пластичній деформації.

В багатьох випадках зменшення залишкових напруг є побічним процесом, який проходить при різних операціях термообробки одночасно основними змінами. Наприклад, ливарні напруги зменшуються при гомогенізаційному відпалі, залишкові напругивід холодної обробки тиском зменшуються при рекристалізації.

Дата добавления: 2014-01-07