Відпал і нормалізація є методами термічної обробки, коли сталь нагрівають до відповідної температури, витримують певний період часу, а потім повільно охолоджують. Основна відмінність полягає в тому, що відпал зазвичай здійснюється охолодженням печі, тоді як нормалізація здійснюється охолодженням повітрям.
1.1 Відпал
Відпал — це процес термічної обробки, під час якого сталь нагрівають до певної температури, витримують певний час, а потім повільно охолоджують.
(1) Мета відпалу
Зменшити твердість і поліпшити оброблюваність заготовки;
Усунення залишкової напруги для запобігання деформації та розтріскування заготовки;
Уточніть зернисту структуру та покращте організацію, щоб покращити механічні властивості сталі та підготувати структуру до остаточної термічної обробки.
(2) Типи та застосування відпалу
Залежно від хімічного складу сталі та мети відпалу його можна розділити на повний відпал, ізотермічний відпал, сфероїдизуючий відпал, гомогенізуючий відпал, рекристалізаційний відпал і відпал для зняття напруги.
Повний відпал
Повний відпал передбачає нагрівання сталі до повністю аустенітизованої температури (Ac3 + 30 градусів ~50 градусів), витримку протягом деякого часу, а потім охолодження в печі до температури нижче 550 градусів перед повітряним охолодженням для досягнення майже рівноважної структури .
Повний відпал застосовують переважно для термічної обробки виливків, поковок, гарячекатаних профілів і зварних конструкцій з доевтектоїдної сталі. Він не підходить для заевтектоїдної сталі, оскільки нагрівання заевтектоїдної сталі вище температури Accm для повної аустенітізації може призвести до випадання сітчастого вторинного цементиту вздовж меж зерен аустеніту під час повільного процесу охолодження, знижуючи міцність і в’язкість сталі.
Ізотермічний відпал
Ізотермічний відпал включає нагрівання сталі вище Ac3 (або Ac1), витримку протягом певного періоду, а потім швидке охолодження до температури нижче Ar1 для ізотермічної обробки для перетворення аустеніту в структуру типу перліту з наступним повільним охолодженням.
Мета ізотермічного відпалу така ж, як і повного відпалу, але він може контролювати бажану структуру та властивості шляхом регулювання ізотермічної температури. Ізотермічний відпал зазвичай використовується для відпалу легованої сталі зі стабільним аустенітом. Порівняно з повним відпалом ізотермічний відпал значно скорочує час відпалу та забезпечує кращі результати.
Сфероїдизуючий відпал
Сфероїдизуючий відпал — це процес термічної обробки, коли евтектоїдна або заевтектоїдна сталь нагрівається вище Ac1 на 20 ~ 30 градусів, витримується протягом певного періоду, а потім охолоджується в печі до температури нижче 550 градусів перед повітряним охолодженням для утворення зернистих карбідів.
Цей процес в основному використовується для евтектоїдних або заевтектоїдних вуглецевих і легованих сталей. Ці сталі часто містять грубий пластинчастий перліт і вторинний цементит після гарячої прокатки або кування, що знижує їхню оброблюваність і може спричинити деформацію та розтріскування під час загартування. Сфероїдизуючий відпал може перетворити пластинчастий цементит і сітчастий вторинний цементит у перліті на сферичні карбіди. Така структура, де сферичні карбіди рівномірно розподілені на феритовій матриці, називається сфероїдним перлітом.
Для сталі з серйозною сіткою вторинного цементиту спочатку може бути виконаний процес нормалізації, щоб розбити сітку перед сфероїдизуючим відпалом.
Гомогенізуючий відпал
Також відомий як дифузійний відпал, гомогенізуючий відпал нагріває злиток, виливок або поковку до 100 градусів протягом 15 годин, а потім повільно охолоджує для досягнення однорідної структури. Незважаючи на те, що цей метод споживає більше енергії та є дорогим, він в основному використовується для високоякісних злитків легованої сталі, виливків або поковок, щоб дозволити елементам у сталі достатньо дифундувати для гомогенізації. Після гомогенізаційного відпалу розмір зерен може стати грубим, тому для подрібнення зерен необхідний повний відпал або нормалізація.
Відпал для зняття напруги
Також відомий як низькотемпературний відпал, цей процес нагріває заготовку до 100 градусів ~200 градусів нижче Ac1 (зазвичай від 500 градусів до 600 градусів), витримує певний період, а потім повільно охолоджує в печі. Оскільки температура нагріву нижча за точку A1, під час процесу відпалу для зняття напруги не відбувається жодної фазової зміни.
Відпал для зняття напруги в основному використовується для усунення залишкової напруги в литтях, поковках, зварних деталях, холодноштампованих деталях і оброблених компонентах для стабілізації розмірів заготовки, зменшення деформації та запобігання розтріскування через напругу під час подальшої механічної обробки або використання.
1.2 Нормування
Нормалізація передбачає нагрівання сталі до 30 градусів ~50 градусів вище Ac3 (або Accm) для повної аустенітізації з наступним охолодженням на повітрі для отримання дрібнішої перлітної структури. Коли вміст вуглецю нижче 0,6%, нормалізована структура - ферит + сорбіт; коли вміст вуглецю перевищує 0,6%, це сорбіт.
Основна відмінність між нормалізацією та відпалом полягає в тому, що швидкість охолодження при нормалізації є швидшою, що призводить до більш тонкої структури, вищої міцності та твердості. Процес простий, а виробничий цикл коротший. Нормування в основному застосовується в таких випадках:
Покращення оброблюваності низьковуглецевої сталі та легованої сталі з низьким вмістом вуглецю
Структура після нормалізації - це дрібний перліт, який покращує твердість і зменшує "липкість" під час обробки, таким чином знижуючи шорсткість поверхні заготовки.
Усунення мережевого цементиту
Нормалізація може видалити сильний сітчастий цементит у заевтектоїдній сталі або поверхневий шар навуглецьованих деталей.
Попередня термічна обробка деталей із середньовуглецевої сталі
Нормалізація може усунути грубозернисту структуру та залишкову напругу, підготувавши структуру до остаточної термічної обробки.
Остаточна термічна обробка звичайних конструкційних деталей
Для деяких великих або складних деталей, де загартування може спричинити розтріскування, нормалізацію можна використовувати замість загартування та відпустки як остаточну термічну обробку.
