Отжиг сталей, нормализация сталей, цементация сталей

Отжиг I рода
Этот вид отжига в зависимости от температурных условий выполнения устраняет химическую или физическую неоднородность, созданную предшествующими обработками. Характерная особенность этого отжига состоит в том, что устранение неоднородности происходит независимо от того, протекают ли в сплавах при этой обработке фазовые превращения или нет, поэтому отжиг I рода можно производить при температурах выше или ниже температур фазовых превращений.
Гомогенизация (диффузионный отжиг) – применяют для слитков легированной стали с целью уменьшения дендритной или внутрикристаллитной ликвации.
Рекристаллизационный отжиг – применяют перед и после холодной обработки давлением и как промежуточную операцию для снятия наклепа между операциями холодного деформирования.
Отжиг для снятия остаточных напряжений – применяют для отливок, сварных изделий, деталей после обработки резанием и д. р., в которых в процессе предшествующих технологических операций из-за неравномерного охлаждения, неоднородной пластической деформации и т. п. возникли остаточные напряжения.

Отжиг II рода
Отжиг II рода заключается в нагреве стали до температур выше точек Ас3 или Ас1, выдержке и последующим, как правило медленном, охлаждении, в результате которого фазовые превращения приводят к достижению практически равновесного структурного (фазового) состояния. После отжига сталь обладает низкой твердостью и прочностью при высокой пластичности. Фазовая перекристаллизация, происходящая при отжиге, измельчает зерно и устраняет видманшттетову и другие неблагоприятные структуры стали.

Полный отжиг
Этот Вид отжига заключается в нагреве доэвтектоидной стали, на 30 — 50сС выше температуры, соответствующей точке Ас3, выдержке при этой температуре для полного прогрева и завершения фазовых превращений в объеме металла и последующем медленном охлаждении. При этом отжиге происходит полная фазовая перекристаллизация стали.
Полному отжигу обычно подвергают сортовой прокат, поковки и фасонные отливки.

Изотермический отжиг
В этом случае сталь обычно легированную нагревают, как и для полного отжига, и сравнительно быстро охлаждают (переносом в другую печь) до температуры, лежащей ниже точки А1 (обычно ~650°С) и назначают изотермическую выдержку, необходимую для полного распада аустенита, после чего следует охлаждение на воздухе.
Преимущество изотермического отжига состоит в уменьшении длительности процесса, особенно для легированных сталей, которые приходится очень медленно охлаждать для требуемого снижения твердости.
Изотермический отжиг улучшает обрабатываемость резанием, чистоту поверхности и уменьшает деформации при последующей термической и химико-термической обработке.
Этот отжиг используют для поковок (шестерни, валы, муфты и т. д.) и других заготовок небольших размеров.

Неполный отжиг
Этот отжиг отличается от полного тем, что сталь нагревают до более низкой температуры (немного выше точки Ас1).
Для доэвтектоидных сталей неполный отжиг применяют для улучшения обрабатываемости резанием.
Для заэвтектоидных сталей применяют только неполный отжиг. В этих сталях нагрев несколько выше точки Ас1 (обычно на 10 — 30°С) вызывает практически полную перекристаллизацию и позволяет получить зернистую структуру перлита вместо пластинчатой. Такой отжиг называют сфероидизацией.

Отжиг нормализационный (нормализация)
Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку Ас3 на 50°С, a эвтектоидной стали выше Аст также на 50°С, непродолжительной выдержке для прогрева садки и завершения фазовых превращений и охлаждении на воздухе. Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье или прокатке, ковке или штамповке.
Назначение нормализации различно в зависимости от состава стали. Для низкоуглеродистых сталей нормализацию применяют вместо отжига. При повышении твердости нормализация обеспечивает большую производительность при обработке резанием и получение более чистой поверхности. Для отливок из среднеуглеродистой стали нормализацию или нормализацию с высоким отпуском применяют вместо закалки и высокого отпуска.
Нормализацию с последующим высоким отпуском (600 —650°С) часто используют для исправления структуры легированных сталей вместо полного отжига, так как производительность и трудоемкость этих двух, операций выше, чем одного отжига.

Цементация
Цементацией называется процесс насыщения поверхностного слоя стали углеродом. Различают три основных вида цементации: твердыми углеродсодержащими смесями, жидкими (карбюризаторами) и газовую. Целью цементации является получение твердой и износостойкой поверхности, что достигается обогащением поверхностного слоя углеродом и последующей закалкой с низким отпуском. Цементация и последующая термическая обработка одновременно повышают и предел выносливости.
Для цементации обычно используют низкоуглеродистые стали (0,12—0,23% С). Выбор таких сталей необходим для того, чтобы сердцевина изделия, не насыщающаяся углеродом при цементации, сохраняла высокую вязкость после закалки.
Bо многих случаях цементации подвергается только часть детали, тогда участки, не подлежащие упрочнению, защищают антицементационной пастой.
Заключительной операцией термической обработки цементованных изделий во всех случаях является низкий отпуск при 160 —180°С, переводящий мартенсит закалки в поверхностном слое, в отпущенный мартенсит, снимающий напряжения.

Нитроцементация
Нитроцементацией называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали одновременно углеродом и азотом при 84О-86О°С в газовой среде, состоящей из науглероживающего газа и аммиака. Продолжительность процесса 4—10 ч. Основное назначение нитроцементации - повышение твердости и износостойкости стальных изделий.
Нитроцементации обычно подвергают детали сложной конфигурации, склонные к короблению. Нитроцементация имеет следующие преимущества по сравнению с газовой цементацией. Процесс происходит при более низкой температуре (840 - 860°С вместо 910 - 930°С); глубина слоя меньше; получаются меньшие деформации и коробление изделий; повышается сопротивление износу и коррозии.