В металлургии способы термического воздействия на сталь помогают модифицировать ее физико-механические и эксплуатационные характеристики. Меняется твердость и эластичность, структура материала, происходит рекристаллизация, устраняются остаточные напряжения. К способам термической обработки относятся отпуск и отжиг стальных заготовок или изделий. Несмотря на схожесть этих двух технологических процессов, между ними есть ряд существенных различий.
Разница между отпуском и отжигом
Отпуск – это термическая обработка, которая проводится после закалки стали. Главная его задача – снятие внутренних напряжений и устранение хрупкости, повышение ударной вязкости. Изделия или заготовки становятся более пластичными, снижается риск возникновения в них трещин от точечных ударных нагрузок.
Отжиг – это процесс, при котором формируется устойчивая структура металла. Гомогенизация обеспечивается рекристаллизацией, структура становится равновесной. В зависимости от необходимого результата варьируется температура и продолжительность воздействия, скорость остывания.
Главное различие между этими двумя способами обработки состоит в том, что при отпуске деталь охлаждают на открытом воздухе, а при отжиге выдерживают в печи, поэтому снижение температуры происходит медленнее. Это определяет и физико-механические свойства обрабатываемых заготовок.
Зачем выполняется отпуск и отжиг стали
Преследуется достижение одновременно нескольких целей:
- Облегчение технологической обработки с возможностью получения продукции более высокого качества – улучшаются результаты при резке, сверлении, шлифовке, ковке и других видах воздействий;
- Повышение эксплуатационных характеристик – устранение излишней твердости и хрупкости, устранение неоднородной структуры, уменьшение зернистости, стабилизация и гомогенизация материала;
- Кристаллическое преобразование с устранением побочных вхождений – основу будут составлять перлит и феррит, а при необходимости можно сформировать и ферритно-цементитную структуру.
В любом случае конечная цель – модификация свойств стали и их адаптация под решение конкретных задач.
Виды и технологии отпуска
Отпуск стали может быть низким, средним или высоким. Разница состоит в температуре нагрева:
- Низкий – до +250 градусов Цельсия. Выдержка до двух часов. Главная задача – устранение хрупкости, повышение пластичности;
- Средний – до +500 градусов. Преследует цели преобразование мартенсита в троостит для снижения твердости;
- Высокий – до +650 градусов. Наращивание пластичности и вязкости при минимальном снижении прочности.
Охлаждают металл на воздухе в цехах, а в некоторых случаях и путем погружения в масляные ванны.
Виды и технологии отжига
Выделяют следующие способы отжига:
- Диффузный – нагрев до +1150 градусов с целью максимальной гомогенизации металла. Продолжительность воздействия достигает восьми часов с последующим медленным охлаждением до +800 градусов, после чего изделия достают и охлаждают на воздухе;
- Низкий отжиг для рекристаллизации при температурах около +200 градусов в течение 1.5-2 часов с последующим медленным остыванием внутри печи;
- Изотермический отжиг – используется для легированных марок стали, направлен на разрушение аустенита. Специфика процесса в том, что остывание разбито на две стадии – медленную и быструю;
- Неполный – направлен на модификацию перлита. Температура воздействия составляет +700 градусов, а продолжительность достигает 20 часов. Обычно используется для усиления сварных изделий;
- Полный – проводится при температуре на 50 градусов выше предела преобразования для создания перлитно-ферритной структуры. Главная особенность состоит в контролируемом охлаждении, не превышающим по скорости 150 градусов в час (или 50 градусов для легированных сталей).
В отжиге решающее значение имеет контроль скорости остывания, поэтому эта технологическая процедура требует соответствующего высокотехнологичного оснащения производственного металлургического предприятия. Несоблюдение интервалов и другие нарушения в ходе обработки приведет к тому, что изделие не будет соответствовать заявленным физико-механическим характеристикам. Это особенно опасно при выпуске ответственных металлоконструкций и деталей.
Для каких изделий применяется
Области применения технологий отпуска и отжига стали практически безграничны – это вся металлургическая промышленность. Практически все металлические детали проходят такую обработку. Они используются в машиностроении, кораблестроении, при производстве конструкционных изделий для строительства, инженерии, энергетики, аэрокосмической отрасли. Познакомиться с частью сортимента можно в каталоге завода металлоконструкций «Северозапад».
