Отжиг і и ii рода и их разновидности

Основные понятия и виды термообработки и их задачи

Термическая обработка – это технологический процесс, связанный с нагревом до заданных температур, выдержкой при этих температурах и охлаждением с регламентированной скоростью.

Термическая обработка различных материалов и, как частный случай, термическая обработка сварных соединений включает различные операции теплового воздействия на материал, при котором происходят различные изменения строения, фазового состояния, напряженного состояния и соответственно свойств, уровня свободной энергии фаз, величины и распределения микро- и макронапряжений.

Для сварных соединений в зависимости от поставленной цели применяют различные виды термической обработки, связанные с различными условиями нагрева до определенной температуры, продолжительностью пребывания при этой температуре, различными условиями охлаждения. При этом под различиями в условиях охлаждения подразумевают как различную скорость охлаждения, так и ступенчатое охлаждение с задержкой снижения температуры на определенное время и дальнейшее регламентированное или нерегламентированное по скорости охлаждение. Существуют различные подходы к классификации видов термической обработки – по температуре нагрева, скорости охлаждения, влиянию на свойства и т. д.

В общем виде термообработка подразделяется на следующие процессы:

Отжиг – операция термообработки, связанная с нагревом выше или ниже критических точек (Ас1 и Ас3), длительной выдержкой и замедленным охлаждением с целью придания сплавам равновесного состояния (снятие напряжений, выравнивание химического состава).

Закалка - операция термообработки, связанная с нагревом выше критических точек (Ас1 или Ас3), выдержкой и быстрым охлаждением со скоростью выше критической с целью получения неравновесных метастабильных состояний.

Отпуск - операция термообработки, связанная с нагревом ниже критических точек, выдержкой и охлаждением с целью распада метастабильных структур, полученных при закалке и сварке.

Химико-термическая обработка (ХТО) - операция термообработки, связанная с нагревом выше или ниже критических точек, длительной выдержкой в насыщающих атмосферах и последующего охлаждения. При выдержке происходит насыщение поверхности детали какими-либо элементами или элементом. Применяется для повышения коррозионной стойкости, контактной выносливости, прочности и др.

Термомеханическая обработка (ТМО) - сочетание термообработки и деформации в различной последовательности. Деформация может быть: горячей, холодной и теплой.

Термообработка концентрированными источниками энергии – создание неравновесных состояний на поверхности лазерным лучом, плазмой, интерферентным лучом.

Термообработка может быть простой и сложной и изображается графически (рис.1).

а) б)

Рисунок 1 – Упрощенная схема простой (а) и сложной (б) термической обработки

Основные понятия и виды термообработки и их задачи

Термическая обработка – это технологический процесс, связанный с нагревом до заданных температур, выдержкой при этих температурах и охлаждением с регламентированной скоростью.

Термическая обработка различных материалов и, как частный случай, термическая обработка сварных соединений включает различные операции теплового воздействия на материал, при котором происходят различные изменения строения, фазового состояния, напряженного состояния и соответственно свойств, уровня свободной энергии фаз, величины и распределения микро- и макронапряжений.

Для сварных соединений в зависимости от поставленной цели применяют различные виды термической обработки, связанные с различными условиями нагрева до определенной температуры, продолжительностью пребывания при этой температуре, различными условиями охлаждения. При этом под различиями в условиях охлаждения подразумевают как различную скорость охлаждения, так и ступенчатое охлаждение с задержкой снижения температуры на определенное время и дальнейшее регламентированное или нерегламентированное по скорости охлаждение. Существуют различные подходы к классификации видов термической обработки – по температуре нагрева, скорости охлаждения, влиянию на свойства и т. д.

В общем виде термообработка подразделяется на следующие процессы:

Отжиг – операция термообработки, связанная с нагревом выше или ниже критических точек (Ас1 и Ас3), длительной выдержкой и замедленным охлаждением с целью придания сплавам равновесного состояния (снятие напряжений, выравнивание химического состава).

Закалка - операция термообработки, связанная с нагревом выше критических точек (Ас1 или Ас3), выдержкой и быстрым охлаждением со скоростью выше критической с целью получения неравновесных метастабильных состояний.

Отпуск - операция термообработки, связанная с нагревом ниже критических точек, выдержкой и охлаждением с целью распада метастабильных структур, полученных при закалке и сварке.

Химико-термическая обработка (ХТО) - операция термообработки, связанная с нагревом выше или ниже критических точек, длительной выдержкой в насыщающих атмосферах и последующего охлаждения. При выдержке происходит насыщение поверхности детали какими-либо элементами или элементом. Применяется для повышения коррозионной стойкости, контактной выносливости, прочности и др.

Термомеханическая обработка (ТМО) - сочетание термообработки и деформации в различной последовательности. Деформация может быть: горячей, холодной и теплой.

Термообработка концентрированными источниками энергии – создание неравновесных состояний на поверхности лазерным лучом, плазмой, интерферентным лучом.

Термообработка может быть простой и сложной и изображается графически (рис.1).

а) б)

Рисунок 1 – Упрощенная схема простой (а) и сложной (б) термической обработки

Отжиг І и II рода и их разновидности

Отжиг для снятия напряжения - применяется для сварных соединений, сварных конструкций. Возникающие в сварном соединении напряжения могут привести к деформации детали, короблению, образованию трещин. Чтобы этого избежать проводится отжиг. Он осуществляется нагревом сварного соединения, как правило, ниже температуры Ас1 (650-700 °С), выдержкой не менее 1-5часов и последующим замедленным охлаждением в печи до температуры 450-500 С. При 650-700° происходит снятие напряжений, увеличивается предел пластичности.

Диффузионный отжиг или гомогенизация – проводится с целью выравнивания химического состава, устранения ликваций для деталей, полученных литьем. При литье образовывается дендритное строение.Оси различного порядка имеют различную концентрацию компонентов. Это обуславливает анизотропию свойств, повышенную хрупкость. Приотжиге проводится нагрев до 1100-1150°С, выдержка ~ 10-15 часов. При такой температуре активно идут процессы диффузии. Затем охлаждение вместе с печью.

При рекристаллизационном отжиге решаются три задачи: снятие напряжений; измельчение зерна; устранение анизотропии, улучшение механических свойств.Рекристаллизация – измельчение зерен в твердом состоянии, возникает при процессах: холодная прокатка, холодная ковка, холодная штамповка. В результате холодной обработки давлением зерна приобретают вытянутую форму в направлении деформации. Такая структура обладает сильно развитой анизотропией свойств.Для восстановления производится рекристаллизационный отжиг.

В основе отжига второго рода лежит фазовая перекристаллизация. Перекристаллизация – формирование новой кристаллической (зернистой) структуры в твердом состоянии за счет протекания фазовых превращений:

Отжиг 2 рода делится на 2-е группы: полный отжиг; неполный отжиг (сфероидизация).