Термическая обработка «четыре огня»

1. Нормализация

Слово «нормализация» не характеризует природу процесса. Точнее, это процесс гомогенизации или измельчения зерна, направленный на обеспечение однородности состава по всей детали. С термической точки зрения нормализация — это процесс охлаждения в покое или на ветру после участка аустенитизирующего нагрева. Обычно заготовку нагревают примерно на 55 °C выше критической точки на фазовой диаграмме Fe-Fe3C. Этот процесс требует нагрева для получения однородной аустенитной фазы. Фактическая используемая температура зависит от состава стали, но обычно составляет около 870 °C. В связи с присущими литой стали свойствами нормализацию обычно проводят перед механической обработкой слитков и перед закалкой стальных отливок и поковок. Стали, закаленные на воздухе, не относятся к нормализованным сталям, поскольку они не приобретают перлитную микроструктуру, типичную для нормализованных сталей.

2. Отжиг

Слово «отжиг» представляет собой класс, который относится к методу обработки, заключающемуся в нагреве и выдержке при определенной температуре, а затем охлаждении с соответствующей скоростью, главным образом для размягчения металла и получения других желаемых свойств или микроструктурных изменений. Причины отжига включают улучшенную обрабатываемость, легкость холодной обработки, улучшенные механические или электрические свойства и повышенную размерную стабильность, среди прочего. В сплавах на основе железа отжиг обычно проводится при температуре выше верхней критической температуры, но сочетание времени и температуры широко варьируется в диапазоне температур и скорости охлаждения в зависимости от состава стали, ее состояния и желаемых результатов. Когда слово «отжиг» используется без определителя, по умолчанию подразумевается полный отжиг. Когда снятие напряжений является единственной целью, процесс называется снятием напряжений или отжигом для снятия напряжений. Во время полного отжига сталь нагревают до 90~180 °C выше A3 (доэвтектоидная сталь) или A1 (гиперэвтектоидная сталь), а затем медленно охлаждают, чтобы материал можно было легко резать или гнуть. После полного отжига скорость охлаждения должна быть очень медленной для образования крупнозернистого перлита. В процессе отжига медленное охлаждение не требуется, поскольку любая скорость охлаждения ниже A1 обеспечит ту же микроструктуру и твёрдость.

3. Закалка

Закалка — это быстрое охлаждение стальных деталей от температуры аустенизации или закалки, обычно в диапазоне от 815 до 870 °C. Нержавеющая сталь и высоколегированная сталь могут быть закалены для уменьшения содержания карбида на границе зерен или для улучшения распределения феррита, но для большинства сталей, включая углеродистую сталь, низколегированную сталь и инструментальную сталь, закалка предназначена для получения микроскопического количества мартенсита в структуре. Цель состоит в том, чтобы получить желаемую микроструктуру, твердость, прочность или вязкость с минимальным потенциалом остаточных напряжений, деформации и трещин. Способность закалочной среды упрочнять сталь зависит от охлаждающих свойств закалочной среды. Эффект закалки зависит от состава стали, типа закалочной среды и условий ее использования. Конструкция и обслуживание системы закалки также являются ключом к успеху закалки.

4. Закалка

При этой обработке предварительно закалённую или нормализованную сталь обычно нагревают до температуры ниже нижней критической точки и охлаждают с умеренной скоростью, главным образом для повышения пластичности и вязкости, а также для увеличения размера зерна матрицы. Отпуск стали – это повторный нагрев после закалки для получения определённого уровня механических свойств и снятия закалочных напряжений, обеспечивающих размерную стабильность. После отпуска обычно следует закалка от верхней критической температуры.