В металлургической промышленности один из важнейших процессов – отжиг. Он заключается в нагревании стали и последующем её охлаждении для изменения её структуры. Как правило, отжиг применяют при производстве сталей, которые имеют повышенное содержание углерода.

В зависимости от целей, которые стоят перед производством, отжиг может проходить в разных режимах. Например, для повышения твёрдости стали применяют отжиг с последующим охлаждением (или закалкой). Чтобы повысить пластичность, воздействие высокой температуры происходит на протяжении длительного времени – 10-12 часов.

Сегодня для отжига сталей применяются специальные печи, которые контролируют температуру и временные параметры. Это позволяет добиться точности в производстве и улучшить качество продукции. Отжиг – это неотъемлемый процесс в производстве сталей, который определяет их свойства и функциональные характеристики.

Что это такое?

Отжиг стали – это термическая обработка, которая применяется для изменения структуры и свойств металла. Она проходит в определенном термическом режиме и в зависимости от условий обработки может приводить к изменению механических свойств стали, таких как твердость, прочность, пластичность и т.д.

Отжиг сталей часто используется для улучшения свойств заготовок перед дальнейшей обработкой, например, перед ковкой или прокаткой. Он также может применяться для восстановления свойств металла после термических или механических воздействий.

Отжиг сталей проводится в специальных печах, где температура и время обработки тщательно контролируются. В зависимости от цели обработки, температура может варьироваться от 300 до 1200 градусов Цельсия, а время от нескольких минут до нескольких дней.

• Отжиг сталей используется для:
• улучшения свойств металла;
• восстановления свойств металла после термических или механических воздействий;
• подготовки заготовок к дальнейшей обработке.

Виды отжига сталей

Отжиг сталей – это термическая обработка, которая проводится с целью улучшения структуры металла и его свойств. Существуют различные виды отжига для сталей.

• Полный отжиг: этот вид отжига проводится при вознагреве металла до высокой температуры и последующим его медленным охлаждением в печи. Он придает стали более мягкую структуру.
• Нормализация: этот вид отжига проводится при вознагреве металла до высокой температуры и его быстром охлаждении на воздухе. Он придает стали более равномерную структуру и убирает внутренние напряжения.
• Австенитный отжиг: это особый вид отжига, который проводится для твердых сталей. При этом металл нагревают до температуры, когда он переходит в состояние аустенита, и медленно его охлаждают, формируя мартенситную структуру, которая придает стали большую твердость.

Выбор определенного вида отжига зависит от типа используемой стали, ее назначения и характеристик, которые необходимо получить после термической обработки.

Отжиг сталей первого рода

Отжиг – это термическая обработка металлов, цель которой состоит в изменении их структуры и свойств путем нагрева до определенной температуры, выдержки промежутка времени и последующего охлаждения.

Стали первого рода – это конструкционные стали, наиболее распространенные в машиностроении, промышленности и строительстве. Они имеют простой химический состав и мало сплавов.

Отжиг сталей первого рода проводится с целью улучшения их механических свойств. После такой термической обработки сталь становится более пластичной, устойчивой к деформации и увеличивается прочность на растяжение и изгиб.

Температурный режим отжига сталей первого рода зависит от их марки и состава. Наиболее распространенный способ отжига – это нагрев стали до температуры 700-850 градусов Цельсия, выдержка в течение 1-2 часов и последующее медленное охлаждение.

Отжиг сталей второго рода

Отжиг сталей второго рода проводят для изменения структуры и свойств деталей. Этот вид отжига применяется для перемещения границы зерен и уменьшения хрупкости материала.

Процедура отжига сталей второго рода может быть проведена с использованием газовых печей и электрических печей. В целом, температура, при которой происходит отжиг сталей второго рода, определяется типом стали.

• Мягкие стали: обычно отжигают при температуре от 700-750°C до 800-850°C
• Средней и высокой углеродистости стали: обычно отжигают при температуре от 800°C до 900°C
• Кремний-марганцевые стали: отжигают при температуре от 900°C до 950°C

При проведении отжига сталей второго рода требуется следить за временем, на которое сталь должна быть нагрета. После нагрева деталь охлаждается очень медленно. В некоторых случаях отжиг сталей второго рода может быть продолжительным процессом.

Инженеры также должны следить за тем, чтобы сталь не была перенагрета, поскольку это может привести к снижению прочности материала и даже его разрушению. Поэтому нужно учитывать время отжига и температуру, на которой происходит процедура.

Необходимое оборудование

Для проведения отжига сталей необходимо использовать специальное оборудование, которое обеспечивает равномерный нагрев металла до необходимой температуры и контролирует процесс охлаждения.

• Печи для отжига – это большие камеры, в которых проводится нагрев металла. Они могут быть газовыми, электрическими или комбинированными и могут иметь несколько зон нагрева для обеспечения более точного контроля температуры.
• Термопары – электрические датчики, используемые для контроля температуры внутри печи. Они могут быть подключены к системе автоматического управления, чтобы обеспечить более точный нагрев и охлаждение.
• Термоэлементы – специальные металлические провода, которые используются для измерения температуры. Они могут быть установлены на поверхности металла для контроля температуры прямо в процессе нагрева.
• Устройства для охлаждения – могут быть водяные или воздушные и используются для охлаждения металла после нагрева. Они могут быть интегрированы в печь или использоваться отдельно.
• Ручное оборудование – это инструменты, используемые для подготовки металла к отжигу, такие как щипцы для переноски металла в печь, страховочные ремни и другие защитные средства.

Важно выбирать оборудование высокого качества и следить за его техническим состоянием для обеспечения безопасного и эффективного процесса отжига сталей.

Особенности отжига для разных марок

Каждая марка стали имеет свои особенности, которые должны учитываться при проведении отжига. Например, для низколегированных сталей, таких как марки 20ХГС и 30ХГСА, необходим более длительный отжиг при более высоких температурах. Это позволяет достичь требуемой микроструктуры и механических свойств металла.

Для высоколегированных сталей, таких как марка 12Х18Н10Т, отжиг проводится при более низких температурах и более короткое время. Это связано с тем, что высокая температура может вызвать образование карбидов, что отрицательно влияет на механические свойства материала.

Для сталей с повышенной твердостью и прочностью, таких как марки 65Г и 45ХН2МФА, отжиг проводится при более высоких температурах и дольше, чтобы достичь необходимой микроструктуры. Однако, если проводить отжиг при слишком высокой температуре, это может привести к образованию слишком крупных зерен, что ухудшит свойства материала.

Таким образом, при проведении отжига необходимо учитывать марку стали и ее особенности, а также правильно подбирать температуру и время обработки, чтобы достичь требуемой микроструктуры и механических свойств металла.

Возможные дефекты

Отжиг сталей может привести к различным дефектам, которые могут повлиять на качество продукции. Некоторые из них могут быть обнаружены на этапе производства, а другие — уже после того, как продукт выйдет на рынок. Рассмотрим некоторые из возможных дефектов:

• Произошло переотжигание стали
• Сталь слишком сильно прокалилась
• Неоднородность структуры материала
• Налеты на поверхности стали
• Трещины

Переотжигание стали может произойти, если температура была слишком высокой или процесс длился слишком долго. Это может привести к изменению механических свойств материала. Если сталь сильно прокалилась, то могут появиться белковые зерна, что также отрицательно скажется на качестве материала.

Неоднородность структуры материала может возникнуть, если температура отжига была неравномерной, или если процесс охлаждения был неправильным. Это может привести к различным дефектам, таким как трещины, налеты на поверхности, и более высокой вязкости материала.

Налеты на поверхности стали могут быть вызваны напылением материала из тигля, а также избыточной работы кислородной установки. Трещины могут появиться из-за неравномерного растяжения и сжатия материала из-за разных температурных условий.