Отжиг и нормализация: Объяснение ключевых различий | MachineMFG

Отжиг и нормализация: Объяснение ключевых различий

0
(0)

1. Отжиг

Отжиг - это процесс термической обработки металлов, который заключается в медленном нагреве металла до определенной температуры, поддержании ее в течение достаточного времени и последующем охлаждении с соответствующей скоростью.

Цель этого процесса - снизить твердость, улучшить обрабатываемость, устранить остаточное напряжение, стабилизировать размеры, минимизировать деформацию и склонность к растрескиванию.

Кроме того, она улучшает зерновое строение, корректирует микроструктуру и устраняет структурные дефекты.

Отжиг

Определение отжига

Отжиг - это процесс термической обработки металла, при котором металл медленно нагревается до определенной температуры, выдерживается в течение достаточного времени, а затем охлаждается с подходящей скоростью (обычно медленное охлаждение, но иногда и контролируемое охлаждение).

Его цель - размягчение материалов или заготовок, подвергшихся литью, ковке, сварке или резке, для повышения их пластичности и вязкости, гомогенизации химического состава, устранения остаточных напряжений или приобретения желаемых физических свойств.

В зависимости от цели существуют различные виды отжига, например изотермический отжигГомогенизирующий отжиг, сфероидизирующий отжиг, отжиг для снятия напряжения, рекристаллизующий отжиг, а также стабилизирующий отжиг, отжиг в магнитном поле и другие.

1. Металлические инструменты могут потерять свою первоначальную твердость из-за воздействия тепла во время использования.

2. Нагрев металлический материал Отжиг позволяет медленно охлаждать металл или заготовку до определенной температуры и поддерживать ее в течение определенного времени. Отжиг позволяет снизить твердость и хрупкость металла и повысить его пластичность. Его также называют ковкой.

Цель отжига

1) Для снижения твердости и улучшения обрабатываемости;

2) Для смягчения остаточное напряжениестабилизировать размеры, уменьшить склонность к деформации и растрескиванию;

3) Уточнение структуры зерен, корректировка микроструктуры и устранение структурных дефектов.

В производстве широко используются процессы отжига. В соответствии с различными целями отжига, требуемыми для заготовки, существует несколько спецификаций процесса отжига, таких как полный отжиг, сфероидизирующий отжиг и отжиг для снятия напряжения.

2. Нормализация

Нормализация, также известная как нормализация, - это процесс термической обработки металла, при котором заготовку нагревают до температуры на 30-50°C выше Ac3 или Accm, выдерживают в течение определенного времени, а затем вынимают из печи для охлаждения на воздухе или с помощью водяных брызг, тумана или обдува воздухом.

Ее цель - уточнение размера зерна и гомогенизация распределения карбидов. Нормализация отличается от отжига тем, что скорость охлаждения при нормализации несколько выше, чем при отжиге, что приводит к образованию более мелкой нормализованной структуры и улучшению механических свойств.

Нормализация

Кроме того, нормализация путем охлаждения вне печи не занимает оборудование, что позволяет повысить производительность. Поэтому нормализацию используют в производстве как можно чаще, чтобы заменить отжиг.

Применение нормализации

1) Для низкоуглеродистой стали твердость после нормализации немного выше, чем после отжига, а вязкость также выше, что делает ее подходящей в качестве предварительной обработки для механической обработки.

2) Для среднеуглеродистой стали он может заменить отпуск в качестве окончательной термической обработки, а также служить в качестве подготовительной обработки для упрочнение поверхности проводимых с помощью индукционного нагрева.

3) Для инструментальной стали, подшипниковая стальПри отжиге стали и науглероживании он может уменьшить или подавить образование сетевых карбидов, что позволяет получить идеальную структуру, необходимую для сфероидизирующего отжига.

4) Для литых стальных деталей он может улучшить структуру отливки и повысить обрабатываемость.

5) Для крупных поковок она может служить в качестве окончательной термической обработки, что позволяет избежать высокой склонности к образованию трещин во время закалки.

6) Для ковкого чугуна он повышает твердость, прочность и износостойкость и используется для производства таких важных компонентов, как коленчатые валы и шатуны в автомобилях, тракторах и дизельных двигателях.

7) Для гиперэвтектоидной стали проведение нормализации перед сфероидизирующим отжигом может устранить вторичный цементит сети, обеспечивая полную сфероидизацию цементита во время сфероидизирующего отжига.

Постнормализационная структура: Структура гипоэвтектоидной стали - F+S, эвтектоидной - S, а гиперэвтектоидной - S + вторичный цементит, причем прерывистый.

Процесс термической обработки металла включает в себя нагрев заготовки до соответствующей температуры (Ac3 или ACcm плюс 30-50°C) (см. Микроструктура стали), а затем охлаждение на воздухе после изоляции. Нормализация применяется в основном для стальных заготовок.

Нормализованная сталь похожа на отожженную, но она остывает немного быстрее и имеет более тонкую структуру. Некоторые стали с очень маленькой критическая скорость охлаждения можно превратить аустенит в мартенсит путем охлаждения на воздухе, но такая обработка не считается нормализацией, а называется закалкой с воздушным охлаждением.

И наоборот, некоторые заготовки большого сечения, изготовленные из стали с большей критической скоростью охлаждения, не могут получить мартенсит даже если они закалены в воде, а эффект закалки близок к нормализации.

Сайт твёрдость стали после нормализации выше, чем после отжига.

При нормализации нет необходимости охлаждать заготовку в печи, как при отжиге, что экономит время работы печи, повышает эффективность производства и поэтому обычно заменяется нормализацией, насколько это возможно в производстве.

Для низкоуглеродистой стали с содержанием углерода менее 0,25% твердость, достигаемая после нормализации, является умеренной, что более благоприятно для резки, чем отжиг, и обычно нормализация используется для подготовки к резке.

Для среднеуглеродистой стали с содержание углерода 0,25-0,5%, он также может отвечать требованиям резки после нормализации.

Для легких деталей, изготовленных из этого тип сталиНормализация также может служить в качестве окончательной термической обработки.

Нормализация высокоуглеродистой инструментальной и подшипниковой стали проводится для устранения сетевых карбидов в структуре и подготовки структуры к сфероидизирующему отжигу.

Процесс термической обработки стальных деталей - нормализация

Термическая обработка стали делится на две категории: общая термическая обработка и поверхностная термическая обработка.

Общие виды термической обработки включают отжиг, нормализацию, закалку и отпуск; поверхностную термическую обработку можно разделить на поверхностную закалку и химическую термическую обработку.

Нормализация - это процесс термической обработки, при котором стальная деталь нагревается до критической температуры выше 30-50°C, выдерживается в течение соответствующего времени, а затем охлаждается на неподвижном воздухе.

Основной целью нормализации является уточнение структуры, улучшение эксплуатационных характеристик стали и получение структуры, близкой к равновесному состоянию.

По сравнению с процессом отжига, основное отличие нормализации заключается в том, что скорость охлаждения при нормализации немного выше, поэтому производственный цикл нормализация термическая обработка короче.

Поэтому, когда отжиг и нормализация могут одновременно удовлетворять требованиям к эксплуатационным характеристикам деталей, следует выбирать нормализацию, насколько это возможно. Большинство сырьевых материалов из средне- и низкоуглеродистой стали обычно подвергают термической обработке с нормализацией.

Общие сведения легированная сталь заготовки часто используют отжиг. При нормализации, из-за более высокой скорости охлаждения, твердость после нормализации выше, что не способствует обработке резанием.

3. Разница между нормализацией и отжигом

Процесс термообработки включает в себя нагрев заготовки до соответствующей температуры, поддержание этой температуры в течение определенного времени, а затем извлечение из печи для охлаждения на открытом воздухе.

Разница между нормализацией и отжигом заключается в том, что скорость охлаждения при нормализации немного выше, чем при отжиге, что приводит к образованию более тонкой структуры при нормализации, чем при отжиге, и тем самым улучшает механические свойства.

Кроме того, нормализующее охлаждение вне печи не занимает оборудование, что позволяет повысить производительность. Поэтому нормализацию используют в производстве как можно чаще, чтобы заменить отжиг. Основные области применения нормализации включают:

1. Для низкоуглеродистой стали твердость после нормализации немного выше, чем после отжига, с лучшей вязкостью, служит в качестве предварительной обработки для резки.

2. Для среднеуглеродистой стали она может заменить закалку в качестве окончательной термической обработки или служить в качестве подготовительной обработки перед поверхностной закалкой с использованием индукционного нагрева.

3. Для инструментальной стали, подшипниковой стали и науглероженной стали он может уменьшить или подавить образование чистых карбидов, тем самым получая хорошую структуру, необходимую для сфероидизирующего отжига.

4. Для литых стальных деталей она может улучшить структуру отливки и повысить обрабатываемость.

5. Для крупных поковок она может служить в качестве окончательной термической обработки, что позволяет избежать большей склонности к образованию трещин при закалке.

6. Для ковкого чугуна он позволяет повысить твердость, прочность и износостойкость, что делает его пригодным для производства важных деталей автомобилей, тракторов, дизельных двигателей, таких как коленчатые валы и шатуны.

Основное различие между отжигом и нормализацией заключается в скорости охлаждения: при нормализации скорость охлаждения выше, что приводит к образованию более мелкой перлитной структуры. Таким образом, для одной и той же стали нормализация дает более высокую прочность и твердость чем отжиг.

Выбор между отжигом и нормализацией должен основываться на конкретных ситуациях, как правило, учитывая три аспекта:

1) Для улучшения обрабатываемости низкоуглеродистая сталь должна быть нормализована. Среднеуглеродистая сталь с содержанием углерода от 0,25% до 0,45% может быть либо отожжена, либо нормализована. Высокоуглеродистая сталь с содержанием углерода от 0,45% до 0,77% должны быть полностью отожжены, а гиперэвтектоидная сталь должна быть подвергнута сфероидизирующему отжигу. (Низко- и среднеуглеродистая конструкционная сталь - нормализация, средне- и высокоуглеродистая конструкционная сталь - полный отжиг, легированная инструментальная сталь - сфероидизирующий отжиг)

2) Возможность термической обработки; детали сложной формы, большого размера или важные детали должны быть отожжены. Поскольку отжиг остывает медленно, внутреннее напряжение сводится к минимуму, а вероятность деформации или растрескивания заготовки снижается. Нормализацию можно использовать для деталей общего назначения.

3) Стоимость обработки; нормализация менее затратна, чем отжиг. Чтобы снизить затраты и повысить эффективность производства, нормализацию следует использовать как можно чаще, обеспечивая при этом качество.

Таблица процессов отжига и закалки

Имя процессаЦельОбласть примененияПримечание
Полный отжиг(1) Уточните структуру зерна.

(2) Устраните Видманштеттен и полосатые структуры.

(3) Снижение твердости и повышение пластичности для улучшения обрабатываемости.

(4) Смягчение внутреннего напряжения.

(5) Для отливок удалите крупные зерна, чтобы улучшить ударную вязкость, пластичность и прочность.
(1) Для мелких и средних отливок, поковок и горячекатаной стали из гипоэвтектоидной стали.

(2) Для предварительной термообработки гипоэвтектоидной стали.
(1) Использование в гиперэвтектоидной стали не рекомендуется, так как это приводит к образованию сеткообразных карбидов, что снижает вязкость материала.

(2) Для крупных отливок и поковок применяется полный отжиг; однако из-за воздействия напряжений могут возникнуть деформации и трещины, что требует быстрого снятия напряжений.
Неполный отжиг(1) Снижение твердости, повышение пластичности и улучшение обрабатываемости.

(2) Устраните внутреннее напряжение.

(3) Достичь сфероидизированного перлита.
(1) Гиперэвтектоидные стали, характеризующиеся несетевой карбидной структурой, редко используются для гипоэвтектоидных сталей.

(2) Предварительная термическая обработка применяется для высокоуглеродистых сталей и подшипниковых сталей.
Если в гиперэвтектоидной стали имеются сетевые карбиды, ее необходимо сначала нормализовать, а затем подвергнуть неполному отжигу.
Сфероидизирующий отжиг(1) Получение сфероидизированного перлита и устранение незначительных сетевых структур в гиперэвтектоидной стали.

(2) Снижение твердости, повышение пластичности и прочности.

(3) Улучшить обрабатываемость.

(4) Служит в качестве подготовительной термической обработки перед закалкой.
Этот процесс используется для улучшения структуры углеродистой инструментальной стали, легированной инструментальной стали и подшипниковой стали с ωc более 0,65%. Он улучшает их обрабатываемость и подготавливает структуру к окончательной термической обработке, обеспечивая тем самым превосходные эксплуатационные характеристики.Сфероидизирующий отжиг является частным случаем и прогрессией неполного отжига.
Изотермический отжиг(1) Использование изотермического отжига приводит к образованию однородной перлитной структуры благодаря постоянному температурному распаду аустенитособенно для деталей с большим поперечным сечением. Это обеспечивает стабильные механические свойства.

(2) Изотермический отжиг позволяет стали, которую трудно превратить в перлит с помощью обычных методов отжига, достичь перлитной структуры. Это облегчает механическую обработку и сокращает производственный цикл.
(1) Изотермический отжиг, широко распространенный в производстве благодаря своему назначению, особенно часто используется для гипоэвтектоидной и эвтектоидной стали.

(2) Отжиг легированной стали почти полностью заменен изотермическим отжигом, в отличие от традиционно используемого полного отжига.
Размер зерна и твердость, полученные при разных изотермических температурах, различаются. При более высоких изотермических температурах зерно более крупное, а твердость ниже. И наоборот, при более низких температурах зерно становится мельче, а твердость выше.
Диффузионный отжигУстранение дендритной сегрегации в слитках и отливках для унификации состава и структуры, что повышает производительность и облегчает операции обработки.(1) В основном используется для литья слитков и крупных литых деталей.

(2) Для поковок из высоколегированной стали применяется диффузионный отжиг для подготовки микроструктуры к последующей термообработке и механической обработке.
Из-за длительного производственного цикла и значительного расхода электроэнергии или топлива при диффузионном отжиге детали с менее строгими требованиями обычно не подвергаются этому процессу.
Рекристаллизационный отжиг(1) Металлы, подвергшиеся холодной деформации, могут быть избавлены от закалки путем рекристаллизационного отжига. Этот процесс устраняет внутренние напряжения, снижает твердость и повышает пластичность, облегчая тем самым дальнейшую механическую обработку.

(2) После горячей обработки, из-за быстрого охлаждения, рекристаллизация не завершается, что приводит к высоким внутренним напряжениям и твердости, что требует отжига для рекристаллизации.
(1) Используется для восстановления структуры и характеристик до холодной деформации (например, холодная прокатка, холодное волочение и холодная штамповка деталей) при устранении внутреннего напряжения.

(2) Используется в качестве промежуточной операции при холодной деформации для облегчения дальнейшей обработки.
Когда стальные детали подвергаются неравномерной холодной деформации или критической деформации в диапазоне от 5% до 15%, проведение рекристаллизационного отжига может легко привести к образованию крупнозернистой структуры.
Отжиг для снятия напряжения(1) Устранение внутренних напряжений и стабилизация размеров для уменьшения деформации при обработке и использовании.

(2) Низкая твердость для облегчения резки и обработки.
(1) Используется для литых и кованых деталей, таких как рамы кроватей, блоки двигателей и корпуса коробок передач.

(2) Используется для высоколегированной стали, в основном для снижения твердости и улучшения обрабатываемости.

(3) Для высокоточных деталей, чтобы устранить напряжение после обработки и стабилизировать размеры, в течение длительного периода времени поддерживается более низкая температура (200-400℃).
(1) Для больших заготовок и при значительной нагрузке на печь следует соответственно увеличить время изоляции.

(2) При снятии напряжения со стандартных отливок, чтобы предотвратить снижение прочности из-за вторичной графитизации, температура нагрева не должна превышать 600℃.
Высокотемпературный отжигУстраняет белый рот и свободный цементит, разлагает цементит для улучшения обрабатываемости, повышает пластичность и вязкость.Используется для деталей из серого чугуна и ковкого чугуна (при наличии белого устья).Как правило, ковкий чугун не используется.
Маллеабилизирующий отжигВ результате разложения цементита получается чешуйчатый графит, который значительно повышает прочность и пластичность.Используется для преобразования белого чугуна в ковкий чугун.В процессе охлаждения при отжиге, если воздушное охлаждение происходит до достижения 650°C, материал сохраняет хорошую вязкость. Однако при охлаждении в печи может возникнуть хрупкость.
Высокотемпературный графитизирующий отжигУстранение свободного цементита в структуре отливки, улучшение обрабатываемости, снижение хрупкости и улучшение механических свойств.Обычно используется для ковкого чугуна (когда некоторое количество свободного цементита вызывает белый рот).При постепенном снижении температуры в диапазоне от 600 до 400 градусов Цельсия во время охлаждения появляется хрупкость. Поэтому после поддержания температуры отжига печь следует охладить примерно до 600 градусов Цельсия и сразу же убрать для воздушного охлаждения.
Низкотемпературный графитизирующий отжигДля получения ковкого чугуна с высокопрочной ферритной матрицей.Часто используется для ковкого чугуна (когда в структуре отливки присутствует только перлит, а свободный цементит отсутствует).Если присутствие перлита в структуре основы не допускается, продолжительность сохранения тепла должна быть соответствующим образом увеличена, в противном случае она может быть немного сокращена.
Низкотемпературный отжигУменьшают хрупкость отливок, повышают обрабатываемость и вязкость.Обычно используется для серый чугун и ковкий чугун (когда цементит не появляется, а присутствует только перлит).Если в отлитой структуре присутствует свободный цементит, вместо него используется высокотемпературный отжиг.
Нормализация(1) Повышение твердости низкоуглеродистой стали для улучшения ее обрабатываемости.

(2) Уточнение зерновой структуры (например, устранение структуры Видманштеттена, полосчатости, крупных ферритных зерен и карбидов в виде сетей) для подготовки к окончательной термообработке.

(3) Снимает внутреннее напряжение, повышая производительность низкоуглеродистой стали, что является предпосылкой для окончательной термической обработки.
(1) В основном используется для низкоуглеродистой стали, среднеуглеродистой стали и низколегированной стали. Высокоуглеродистая сталь и высоколегированная сталь углеродистая легированная сталь обычно не используются, за исключением случаев наличия сетчатых карбидов, так как эти материалы после нормализации подвергаются мартенситному превращению.

(2) Применяется для закалки ремонтных деталей, эта технология уменьшает внутреннее напряжение и улучшает структуру для предотвращения деформации и растрескивания при повторной закалке.
По сравнению с отжигом нормализация имеет более короткий производственный цикл и более высокую степень использования оборудования. Кроме того, она может повысить механические свойства стали. Поэтому в зависимости от материала и технических требований в некоторых случаях нормализация может быть использована вместо отжига.
Высокотемпературная нормализацияПовышение однородности структуры, улучшение обрабатываемости, повышение прочности, твердости и износостойкости, а также устранение белых уступов и свободных карбидов.В основном используется для изготовления деталей из ковкого чугуна, требующих высокой прочности и отличной износостойкости.Если в структуре отливки присутствует свободный цементит, температура отжига должна быть установлена на верхнем пределе. Отливки с высоким содержанием кремния следует охлаждать быстрее, чтобы предотвратить графитизацию.
Низкотемпературная нормализацияОбладает превосходной прочностью, вязкостью и пластичностью.В основном используется для деталей из ковкого чугуна, где требуется высокая прочность и вязкость, но требования к износостойкости не особенно высоки.В процессе использования местного чугуна для литья ковкого чугуна сложно обеспечить достаточную пластичность и вязкость из-за высокого содержания серы и фосфора. Использование низкотемпературного отжига может эффективно компенсировать недостаток пластичности и вязкости, вызванный этой проблемой.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх