В цехйх с массовым выпуском отливок из углеродистой и низколегированных сталей наиболее распространенной термообработкой является нормализация.
Если термообработку отливок проводят в ящиках со стружкой (при окислительной среде в печи), то такой обработкой обычно является отжиг или процесс, средний между нормализацией и отжигом, так как трудно обеспечить необходимую скорость охлаждения отливок в ящике, не вскрывая его.
Различают три основных вида отжига.
1.
Неполный отжиг, при котором металл нагревают лишь до температуры, несколько выше точки Ас
. Такой отжиг изменяет структуру перлита, но ферритная (цементитная) составляющая при этом не претерпевает изменения.
2.
Полный отжиг, при котором температура на 20—40 °С выше точки Ас
. При этом достигается полная аустенизация структуры, т. е. полная структурная перекристаллизация.
3.
Гомогенизация (диффузионный отжиг), при которой отливку нагревают до температуры значительно выше критического интервала Ас
—Ас
. Цель отжига — выравнивание состава путем диффузии.
Температуру нагрева при отжиге углеродистых сталей выбирают по диаграмме железо — углерод, а для легированных сталей — положением точки Ас
, определенной экспериментально.
Однако если после нагрева высоколегированных сталей выше Ас
охлаждение проводить медленно, то избыточная карбидная фаза (вторичный цементит) выпадает в виде сетки. Такая структура обладает низкой вязкостью и неудовлетворительна почти во всех случаях. Поэтому заэвтектоидные стали отжигают при температуре выше Aci, т. е. им дают неполный отжиг.
Необходимость полного отжига доэвтектоидной стали обусловливает требование проведения фазовой перекристаллизации всей структуры. Грубозернистая структура литой стали переходит в мелкозернистую, что приводит к существенному улучшению механических свойств. Охлаждение после отжига должно быть медленным, чтобы обеспечить перекристаллизацию при небольшом переохлаждении аустенита ниже равновесной температуры Ас
. Обычно углеродистые стали охлаждают со скоростью 200 °С/ч; для низколегированных.
сталей скорость должна быть снижена до 100 °С/ч; для высоколегированных — до 50 °С/ч.
В результате отжига получается структура: в доэвтектоидной стали феррит + перлит; в эвтектоидной — перлит, в заэвтектоид-ной — цементит + перлит.
а.--.
Чем выше скорость охлаждения, тем больше в структуре будет перлита и тем значительнее этот перлит будет отличаться по содержанию углерода от эвтектоидного (0,8 % С). Одновременно большая степень переохлаждения ведет к получению большой дисперсности перлита.
Очень медленное охлаждение приводит иногда к неудовлетворительным результатам. В доэвтектоидных среднеуглеродистых сталях при этом образуются крупные включения феррита; такая структура плохо гомогенизируется при нагреве под закалку, в местах бывших залеганий феррита аустенит содержит мало углерода, и в закаленной стали образуются мягкие зоны.
Нормализация — частный случай отжига. При нормализации сталь нагревают до температуры на 30—50 °С выше точки Ас
, но иногда и на 100—150 °С выше. Это так называемая высокая нормали*-зация. Отливки после выдержки охлаждают на воздухе. Аустенит распадается при несколько большей степени переохлаждения, чем при отжиге, и поэтому образуются структуры более тонкого перлита. Нормализацию применяют для углеродистых и низколегированных сталей, так как охлаждение на воздухе средне- и высоколегированных