С какой целью производится нормализация стальных конструкций

Нормализация;

Отжиг

Практика термической обработки стали

Различают следующие виды термообработки: отжиг,
нормализация, закалка и отпуск стали.

Отжиг – это нагрев стали выше температур фазовых превращений, выдержка и последующее медленное охлаждение, обычно с печью. После отжига сталь приближается к фазовому и структурному равновесиям, отображенным на диаграмме Fe–Fe₃C.

Поэтому после любого отжига структура будет та же, что и на диаграмме железо-цементит (см. п. 5.3):

· у доэвтектоидных сталей – перлит и феррит;

· у эвтектоидной стали – перлит;

· у заэвтектоидных сталей – перлит и цементит вторичный.

В зависимости от температуры нагрева отжиг подразделяется на диффузионный, полный, изотермический, рекристаллизационный и неполный.

Диффузионный отжиг (гомогенизация) – это нагрев стали до температуры 1100…1200 ⁰С, выдержка (минимальная – около 16 часов), и последующее медленное охлаждение с печью. Применяется в основном для легированных сталей и крупных фасонных отливок (слитков) из углеродистой стали с целью выровнять химический состав по углероду и легирующим элементам, а, следовательно, и механические свойства по всему объему слитка (чем выше температура, тем выше диффузия). После диффузионного отжига получаем структуру, состоящую из перлита и феррита, но при этом зерна будут крупными, что понижают ударную вязкость, а это нежелательно. Поэтому после диффузионного отжига нужно измельчать зерно.

Способы измельчения зерна. Зерно в стали измельчается при нагреве в момент перехода перлита в аустенит. Скорость же охлаждения на величину зерна не влияет. Поэтому зерно в стали измельчают: 1) полным отжигом; 2) нормализацией; 3) закалкой; 4) пластической деформацией, при которой измельчение зерен происходит механически, путем дробления.

Полный отжиг – это нагрев доэвтектоидной стали выше A_с3 на 30…50 ⁰С (рис. 6.1), выдержка и последующее медленное охлаждение с печью. Выше нагревать нельзя, поскольку в этом случае слишком вырастает зерно аустенита. После такого отжига получается мелкозернистая структура, состоящая из перлита и феррита, с повышенной ударной вязкостью.

Рис. 6.1. Диапазон оптимальных температур нагрева

при различных видах термообработки

Полный отжиг применяется:

· для измельчения зерна и повышения ударной вязкости после диффузионного отжига, литья, сварки, а также после горячей прокатки и ковки (1100…1200 ⁰С);

· для смягчения стали перед обработкой резанием, так как перлит намного мягче мартенсита;

· для снятия внутренних напряжений.

Полный отжиг – это, как правило, подготовительная операция перед окончательной термической обработкой.

Полный отжиг для заэвтектоидной стали, то есть нагрев выше A_cm , не применяют, так как: а) образуется крупное зерно; б) появляется хрупкая сетка вторичного цементита по границам зерен.

Медленное охлаждения в печи при полном отжиге способствует выделению избыточного феррита в виде отдельных скоплений, то есть зерен. Образование таких участков (зерен) феррита нежелательно, так как при последующем нагреве под закалку трудно обеспечить выравнивание концентрации углерода по всему объему аустенита. Это может привести к образованию после закалки участков с пониженной твердостью. Поэтому полному отжигу чаще всего подвергаются прокат, поковки, фасонные отливки, а также слитки легированных сталей для понижения твердости с целью облегчения их прокатки.

Изотермический отжиг – это разновидность полного отжига, применяется в основном для легированных сталей с целью сокращения времени отжига.

И при полном и изотермическом отжиге детали нагревают до температур выше A_c3 на 30…50 ⁰С и дают выдержку – для прогрева деталей и окончания фазовых превращений перлита и феррита в аустените. Если затем проводят полный отжиг, то охлаждения деталей ведут в той же печи. Если проводят изотермический отжиг, то детали из первой печи быстро перебрасывают во вторую печь с температурой, соответствующей изотермической выдержке. При этом получается более твердая структура сорбита или троостита, детали обрабатываются резанием хуже, но есть выигрыш во времени и меньше внутренние напряжения, так как перлитное превращение на поверхности и в сердцевине идет более или менее равномерно, и нет резких концентратов напряжений.

Изотермическому отжигу подвергают прокат, штамповки, заготовки инструмента и другие изделия небольшого размера. Нагрев чаще всего проводится в защитных средах, чтобы избежать окисления и выгорания углерода с поверхности деталей. Если, например, длительность обычного отжига мелкосортного проката быстрорежущей стали составляет около 30 часов, то изотермический отжиг продолжается 8…10 часов.

При отжиге очень крупных изделий или заготовок не удается их быстро и равномерно по объему охладить до температуры изотермической выдержки. В этом случае превращение в отдельных местах деталей протекает при разных температурах, что приводит к неравномерной структуре и твердости.

Рекристаллизационный отжиг – это нагрев холоднодеформированной стали выше температуры рекристаллизации, выдержка при этой температуре и последующее охлаждение. Цель отжига – устранение наклепа и повышение пластичности. Этот вид отжига применяют перед холодной обработкой давлением и как промежуточную операцию для снятия наклепа между операциями холодного деформирования. В некоторых случаях рекристаллизационный отжиг используют и в качестве окончательной термообработки.

Температура рекристаллизационного отжига стали зависит от ее состава. С увеличением содержания углерода и легирующих элементов в стали температура рекристаллизационного отжига повышается. Чаще всего температура такого отжига находится в интервале 650…750 ⁰С (рис. 6.1).

Неполный отжиг – это нагрев доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей выше A_с1 на 30…50 ⁰С, выдержка и последующее медленное охлаждение с печенью. Структура после такого отжига такая же, как на диаграмме железо-цементит.

Доэвтектоидные стали. Неполный отжиг применяют для смягчения стали перед обработкой резанием, снятия внутренних напряжений и частичного измельчения зерна (зерно измельчается только за счет перлита, а феррит при этом не принимает участие). Этот отжиг проводят тогда, когда горячая обработка давлением проведена правильно и не привела к резкому укрупнению зерна. Неполный отжиг по сравнению с полным отжигом дешевле, и сталь меньше окисляется.

Заэвтектоидные стали. Неполный отжиг применяют вместо полного отжига для измельчения зерна, так как вторичного цементита очень мало, а в структуре находится в основном перлит. Кроме того, неполный отжиг применяют для получения зернистого перлита, и тогда этот отжиг называют циклическим или отжигом сфероидизацией, так как пластичный цементит в перлите приобретает зернистую форму.

Процесс сфероидизации заключается в следующем. При нагреве от 680…760 ⁰С и выдержке перлит превращается в аустенит в ходе эвтектоидной реакции. При этом феррит очень быстро переходит в аустенит (полиморфное превращение), а цементит затем медленно растворяется в образовавшемся аустените, причем растворение идет преимущественно по углам и ребрам пластинки, где атомам легче всего оторваться.

При охлаждении от 760 ⁰С до 680⁰С и выдержке идет обратный процесс, то есть вновь выпадает цементит, но уже преимущественно по граням пластинки (округление пластинки цементита в перлите). И так повторяют несколько раз. В результате получаем зернистый перлит, то есть на фоне феррита расположены не пластинки, а зерна цементита (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Микроструктура заэвтектоидной стали после сфероидизации: на светлом фоне (феррит) – зёрна цементита (Fe₃C)

Сталь с зернистым перлитом имеет более низкую твердость и прочность по сравнению с пластичным перлитом, но зато более высокую ударную вязкость. Кроме того, сталь с зернистым перлитом менее склонна к перегреву (к росту зерна при нагреве), короблению и трещинообразованию при последующей закалке. Для устранения хрупкости сетки вторичного цементита перед неполным отжигом производят нормализацию.

Отжигу на зернистый перлит подвергаются также низко- и среднеуглеродистые стали для повышения пластичности перед холодной штамповкой или волочением.

Нормализация – это нагрев доэвтектоидных сталей выше А_с3 , а заэвтектоидных выше А_cm на 50…60 ⁰С (рис. 6.1), выдержка и последующее охлаждение на спокойном воздухе. Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье, горячей прокатке, ковке и штамповке. После нормализации структура сильно зависит от толщины стенки изделия. Для изделий средних размеров получаем следующие структуры.

Доэвтектоидные стали – сорбит пластинчатый и избыточный феррит. Причем с увеличением углерода в стали количество избыточного феррита становиться все меньше, а в сталях 0,6% углерода и выше его совсем не будет, то есть получим квазиэвтектоид, и твердость при этом на 10…15% повышается.

Эвтектоидная сталь – сорбит пластинчатый.

Заэвтектоидные стали – сорбит пластинчатый и вторичный цементит. Но этот цементит хрупкую сетку по границам зерен не дает, так как охлаждение по сравнению с отжигом ускоренно, то есть не в печи, а на воздухе.

Нормализация по сравнению с отжигом обеспечивает более высокую твердость и прочность, а, вследствие измельчения зерна, сохраняет достаточную пластичность и вязкость. Поэтому нормализация очень широко применяется в машиностроении как окончательный вид термообработки.

Применение. Для низкоуглеродистых сталей (до 0,3% С) – (у них в структуре много мягкого феррита, а перлита или сорбита очень мало) нормализация применяется вместо полного отжига. Это дешевле и проще, так как охлаждение проходит на воздухе. При этом твердость будет немного выше, но поверхность при обработке резанием будет чище. Для высокоуглеродистых сталей применять нормализацию вместо полного отжига нельзя, так как будет слишком много сорбита и обработка резанием будет затруднена;

Для среднеуглеродистых сталей (0,3…0,5% С) нормализацию применяют вместо улучшения, когда получают структуру сорбит отпуска зернистый с повышенной ударной вязкостью. Улучшение – это дорогой вид обработки, и применяется для ответственных деталей автомобиля, работающих с высокими ударными нагрузками (шатун, коленчатый вал и др.). Если же деталь работает с невысокими ударными нагрузками, то дешевле применять нормализацию (охлаждение на воздухе), но при этом получают сорбит пластинчатый, у которого вязкость ниже.

Для заэвтектоидных сталей нормализация применяется для разрушения хрупкой сетки вторичного цементита перед закалкой и неполным отжигом.

Нормализация стали — описание процесса и его суть

Большая часть операций, связанных с термической обработкой подразумевает один и тоже алгоритм действий:

• нагрев изделия до определенных температур;
• выдержку под действием набранной температуру в течение заданного времени;
• охлаждение, которое может быть проведено в разных средах и с разной скоростью.

Термообработка деталей может выступать и как промежуточный технологический процесс, и как финишный. В первом случае, через неё проходят те детали, которые еще будут обрабатываться, например, сверла или лопатки авиационных турбин. Второй случай подразумевает то, что после термообработки, готовая деталь получит новые свойства.

Нормализация стали – это один из видов термической обработки металла с последующим его охлаждением на воздухе. Результатом этой операции становится формирование нормализованной структуры стали. Кстати, отсюда и пошло название. Операцию применяют по отношению к поковкам, отливкам и пр. Нормализацию используют для минимизации зерен в структуре стали, образованного сварочным швом.

Суть процесса

Процедура нормализации выглядит следующим образом. Деталь разогревают до температур, которые превышает максимально допустимые параметры (Ас1, Ас3) на 30 – 50 градусов Цельсия, затем, какое-то время ее выдерживают под воздействием этой температуры, после чего ее охлаждают.

Подбор температуры выполняют, руководствуясь маркой стали. Так, сплавы содержащие 0,8 % углерода так называемые заэвтектоидные, обрабатывают при температурах, лежащих между критическими точками Ас1 и Ас3.

Что такое критические точки – так называют температуры, при которых происходят фазовые изменения и структуры сплава при его нагреве или охлаждении.

Результатом этого становиться то, что в твердый раствор попадает некоторый объем углерода и закрепляется аустенита. То есть, на свет появляется структура, состоящая из мартенсита и цементита. Именно цементит приводит к росту стойкости к износу и твердости. Нагрев высокоуглеродистой стали свыше ас3 приводит к тому, что увеличиваются внутренние напряжения. Это происходит из-за того, что растет количество аустенита, в следствии роста концентрации углерода.

Сталь с содержанием углерода менее 0,8% при нагреве свыше критической точки Ас3 приобретает повышенную вязкость. Это происходит потому что в стали этого типа появляется аустенит (мелкозернистый), переходящий в мартенсит (мелкозернистый).

Доэвтектоидная сталь не обрабатывают при температурах, расположенных в диапазоне Ас1 – Ас3. Так как в этом случае появляются феррит, который снижает параметры твердости.

Время необходимое для выполнения операции

Для получения однородной структуры сплава, при определенной температуре, требуется какое-то время. Это время и будет определено как время выдержки стали при нормализации. Опытным путем определено, что слой металла толщиной в 25 мм через час становится однородным. Таким образом. и определяют время нормализации.

Завершающий этап – охлаждение

Скорость охлаждения играет существенную роль в образовании объема перлита и размера его пластин. Многочисленные исследования показали, что высокая интенсивность охлаждения увеличивает количество перлита и сталь получает повышенную твердость и прочность. Малая интенсивность охлаждения приводит к тому, что сталь теряет твердость и прочность.

При обработке деталей с существенными перепадами размеров, например. валов, целесообразно убрать напряжения, возникающие под воздействием колебания температур. Для этого их предварительно нагревают в емкости, заполненной разными солями. При понижении температуры допускается ускорить этот процесс помещая горячие детали в воду или специально подобранное масло.

Другими словами, нормализация стали устраняет напряжения внутри детали, минимизирует ее структуру. То есть она оказывает прямое влияние на изменение микроструктуры стальных сплавов.

Использование нормализации

Эту форму термической обработки применяют для достижения разных целей. Так применение нормализации может повысить или снизить твердость стального сплава, вязкость и прочностные характеристики. Этот способ термической обработки используют тогда, когда надо улучшить обрабатываемость стали разными методами – резание, штамповка и пр.

Детали, получаемые методом литья проходят нормализацию в целях получения гомогенизированной структуры и устранению внутренних напряжений. То же самое можно и сказать о деталях, полученных после обработки ковкой. То есть нормализация служит для получения однородной структуры металла и устранению внутренних напряжений. Кроме того, этот процесс может быть использован, как замена закаливания изделий со сложным профилем. Кроме, названных результатов процесса нормализации можно добавить и такие как минимизация зерен в структуре сплава, удаление вторичного цементита, повышения обрабатываемости стали.

Близкие по сути процессы термообработки

В перечень термообработки сталей, помимо нормализации, можно внести операции:

• отжиг;
• отпуск;
• закаливание;
• криогенная обработка и несколько других.

Операция отжига обеспечивает качественную, более тонкую структуру перлита, это происходит потому, что охлаждения деталей применяют печи. Назначение этой операции — понижение неоднородности структуры, удаления напряжений, повышение обрабатываемости.

Основы, заложенные в операцию закаливания, идентичны принципам нормализации, но существуют некоторые различия. Например, при закаливании применяют температуры куда как выше и высокие скорости охлаждения. Закаливание проводит к улучшению прочностных характеристик, твердости и пр. Но, нередко заготовки прошедшие через закаливание отличает сниженная вязкость и высокая хрупкость.

Отпуск деталей применяют после операции закаливания. Отпуск снижает хрупкость и внутренние напряжения. При этом диапазон температур ниже, чем тот, который используют в нормализации. Охлаждение деталей проводят на воздухе. При повышении температуры снижается предел прочности, твердость и в то же время растет ударная вязкость.

Криогенная обработка стали приводит к получению равномерной структуры металла и повышенной твердость. Эту технологию обработки применяют в отношении прошедшей закаливание углеродистой стали.

Нормализация и её применение в практической деятельности

При назначении способа термообработки технолог должен учитывать концентрацию углерода. Стали, в которых содержание углерода не превышает 0,4%, могут быть обработаны и нормализацией и отжигом. Нормализация минимизирует размер зерен в структуре и повышает прочностные характеристики.

Сравнивая затраты времени между нормализацией и другими методами можно сделать вывод, что обработка другими способами, длится больше времени.

За счет скорости выполнения операции, охват большого количества сталей, качеством получаемых параметров (твердость, прочность и пр.), именно поэтому нормализацию широко применяют в машиностроении.

Нормализация стали: описание и характеристики

Часто в производственных целях возникает необходимость изменить параметры стали, одним из способов это выполнить является термообработка. По своему принципу большинство технологий термообработки предусматривают изменение строения сталей посредством нагрева, выдержки и охлаждения.

Несмотря на то что все эти технологии имеют одинаковые цели и принцип работы, все они отличаются по температурным и временным режимам. Термическая обработка может быть как промежуточным, так и окончательным технологическим процессом во время производства. В первом случае материал так готовится к последующей обработке, а во втором ему придают новые свойства.

Одной из таких технологий является нормализация стали. Так называют термообработку, при которой материал прогревается до температуры на 30−50 градусов выше Аст или Ас3, а затем его охлаждают на спокойном воздухе.

Принципы нормализации

Как и другие технологии термообработки, нормализация может быть как промежуточной, так и окончательной операцией по улучшению структуры стали. Чаще всего она используется в первом случае, в качестве окончательной процедуры нормализация преимущественно используется при производстве сортового проката вроде рельс, швеллеров и не только.

Ключевая особенность нормализации заключается в том, что сталь нагревается до температуры, которая на 30−50 градусов превышает верхние критические показатели, а также производят выдержку и охлаждение материала.

Та или иная температура выбирается в зависимости от типа материала. Заэвтектоидные материалы нормализуются при температуре между точками Ас 1 и Ас 3, а вот доэвтектоидные — при температуре выше Ас 3. В итоге материалы первого типа получают одинаковую твердость, поскольку в раствор переходит углерод в одинаковом количестве, также в одинаковом количестве фиксирует аустенит. Структура включает в себя цемент и мартенсит.

Благодаря такому составу увеличивается износостойкость и твердость заэвтектоидного материала. Если высокоуглеродистая сталь нагреется больше Ас 3, то увеличится рост зерен аустенита и, соответственно, повысятся внутренние напряжения. Также увеличится концентрация углерода, в итоге температура мартенситного превращения снизится. В итоге материал становится менее прочным и твердым и поддается изменению.

А доэвтектоидная сталь при нагреве свыше критического показателя становится очень вязкой. Это объясняется тем, что в низкоуглеродистой стали образуется мелкозернистый аустенит. Этот компонент после охлаждения преобразуется в мелкокристаллический мартенсит. Температурные показатели в промежутке между Ас 1 и Ас 3 нельзя применять для обработки, поскольку в таком случае структура доэвтектоидной стали получает феррит, что снижает после нормализации ее твердость, а после отпуска — и механические свойства.

От степени гомогенизации структуры материала зависит время выдержки. Нормативным показателем является час выдержки из расчета на 25 мм толщины. Интенсивность охлаждения в той или иной мере определяет размеры пластин и количество перлита.

Эти величины — взаимозависимы. Еще больше перлита будет формироваться с повышением интенсивности охлаждения, сокращается расстояние между пластинами и их толщина. Все это повышает твердость и прочность нормализованного материала. Вследствие низкой интенсивности охлаждения образуется материал с меньшей твердостью и прочностью.

Если обрабатываются предметы с большими перепадами сечения, то нужно снижать термическое напряжение, чтобы не допустить коробления во время нагрева или охлаждения. Также перед началом работы их следует нагреть в соляной ванне.

Во время снижения температуры изделия до нижней критической точки можно охлаждение ускорять посредством помещения его в воду или масло.

Назначение процесса

Нормализация призвана менять микроструктуру стали, она выполняет следующее:

• снижает внутренние напряжения;
• посредством перекристаллизации измельчает крупнозернистую структуру сварных швов, отливок или поковок.

Цели нормализации могут быть совершенно разные. С помощью такого процесса твердость стали можно повысить или снизить, это же касается прочности материала и его ударной вязкости. Все зависит от механических и термических характеристик стали. С помощью данной технологии можно как сократить остаточные напряжения, так и улучшить степень обрабатываемости стали с помощью того или иного метода.

Стальные отливки такой обработке подвергают в следующих целях:

• для гомогенизации их структуры;
• чтобы увеличить подверженность термическому упрочнению;
• чтобы снизить остаточные напряжения.

Изделия, полученные посредством обработки давлением, подвергают нормализации после ковки и прокатки, чтобы сократить разнозернистость структуры и ее полосчатость.

Нормализация вместе с отпуском нужна для замены закалки изделий сложной формы или же с резкими перепадами по сечению. Она позволит не допустить дефектов.

Еще эта технология применяется, чтобы улучшить структуру изделия перед закалкой, повысить его обрабатываемость посредством резки, устранить в заэвтектоидной стали сетку вторичного цемента, а также подготовить сталь к завершающей термической обработке.

Сталь марки 45 и ее особенности

Даная сталь является сплавом железа и углерода. Стать марки 45 благодаря своей твердости пользуется традиционным высоким спросом в разных промышленных отраслях. В данном сплаве доля железа составляет порядка 45 процентов. Свойства материала непосредственно связаны с его легирующими элементами и количеством углерода, что очень важно при производстве изделий для металлопроката. Тот или иной температурный режим обработки позволяет получить прочное изделие. После нормализации твердость марки 45 непосредственно связана с температурой во время работы.

Данная сталь — углеродистая конструкционная. Нормализацию следует проводить на улице, а не в специальной печке, в отличие от других этапов обработки. Марка 45 просто и быстро поддается механическим видам обработки, в частности:

На основе этой стали производят такие изделия:

• бандажи;
• кулачки;
• цилиндры;
• шестерни;
• коленчатые и распределительные валы;
• вал-шестерни;
• шпиндели.

Другие методы термической обработки

Кроме нормализации, термическая обработка стали включает в себя такие процессы:

• отжиг;
• закалка;
• отпуск;
• обработка криогенным способом;
• дисперсионное твердение.

Принцип выполнения и цели у каждой технологии одинаковые, однако, каждая имеет свои отличительные особенности:

• отжиг — благодаря ему структура перлита будет максимально тонкой, поскольку охлаждение происходит в печи. Отжиг позволяет снизить структурную неоднородность, а также напряжение после обработки посредством литья или под давлением, придать структуре мелкозернистость или улучшить обработку резанием;
• закалка — принцип технологии такой же, но температуры более высокие по сравнению с нормализацией и скорость охлаждения тоже выше. Процесс происходит в жидкостях. Благодаря закалке повышается прочность и твердость материала, а детали в итоге будут иметь низкую ударную вязкость и хрупкость;
• отпуск — отпуск, выполняемый после закалки, снижает напряжение и хрупкость. С этой целью материал прогревается до малой температуры и охлаждается на улице. На фоне повышения температуры предел прочности и твердость падают, и повышается ударная вязкость;
• криогенная обработка — благодаря ей материал будет иметь равномерную структуру и твердость, эта технология максимально подходит для закаленной углеродистой стали;
• дисперсионное твердение — окончательная обработка, в ходе которой дисперсные частицы выделяются в твердом растворе после закалки при малом нагреве для придания материалу прочности.

Для выполнения термической обработки потребуется следующее:

• баки с водой и маслом;
• бумага шлифовальная;
• микроскоп металлографический;
• печь с термоэлектрическим пирометром;
• твердомеры по Роквеллу;
• наборы микрошлифов (сорбит, мартенсит, феррит-мартенсит и т. д. ).

Выбор способа термообработки для стали

Нормализацию или другой способ термической обработки стали выбирают в зависимости от концентрации в ней углерода. Если материал содержит его в количестве до 0,2%, то наиболее приемлемым способом является нормализация. Если углерода присутствует 0,3−0,4%, то подойдет как нормализация, так и отжиг.

Выбирать тот или иной способ обработки также следует в зависимости от требуемых свойств. Например, нормализация придаст изделию мелкозернистую структуру, а по сравнению с отжигом — большую твердость и прочность.

Во многих случаях нормализация является наиболее предпочтительным методом обработки материалов, поскольку имеет немало преимуществ по сравнению с другими. Во многих отраслях, в частности, машиностроении, его используют для термообработки чаще всего.

Зачем проводят нормализацию стали

Чтобы улучшить характеристики готового металлического изделия, его подвергают термической обработке. Это совокупность процессов, которые выполняются по определённым технологиям. Нормализация стали — термическая обработка изделия, в результате которой улучшаются механические и физические свойства металла.

Суть обработки

Нормализация — это нагрев металлической заготовки до температуры на 50 градусов выше критической. После нагревания выполняется охлаждение. Однако между этими процессами проводится выдержка при температуре нормализации.

Градус нагрева зависит от материала детали. Чтобы рассчитать время теплового воздействия, необходимо обратить внимание на гомогенизацию структуры металла. Оптимальным показателем является — выдерживание в течение 1 часа при толщине 25 мм.

При охлаждении необходимо учитывать определённые моменты. Когда температура упадет ниже критической, нужно ускорить процесс охлаждения. Для этого деталь окунают в емкость с маслом или водой. Количество преимуществ и недостатков готового изделия зависит от правильно проведённой термической обработки и последующего охлаждения.

Назначение

Такую технологию применяют для достижения следующих целей:

• изменения структуры сплава или однородного металла;
• достижения большей прочности и твердости;
• изменения механических свойств и характеристик детали;
• снижения напряжений металла, появляющихся в ходе других процессов обработки.

С помощью такого термического воздействия можно добиться различных результатов, например, изменить показатели твердости и прочности.

Проведение нормализации обязательно после обработки стали давлением, поскольку увеличение и понижение температурного показателя позволяет исправить проблемы со структурой материала.

Особенности проведения работ

Нормализация — равномерное нагревание заготовки до температуры выше критической. После разогрева детали выдерживаются в одном температурном режиме. Затем происходит охлаждение заготовки. Изначально она медленно остывает до нижнего показателя критических температур, затем мастер погружает её в охлаждающую жидкость, чтобы ускорить процесс.

Принципы проведения

Термообработка материала необходима в случае изменения его структуры и, следовательно, технических характеристик.

Существует два типа металлов, подвергающихся термообработке:

Выбор температурного режима зависит от типа металла. Например, для заэвтектоидных заготовок процесс разогрева проводится при температурах, располагаемых между отметками AC1–AC3. Что касается доэвектоидных деталей, их обрабатывают при температурах, превышающих точку AC3. Материалы, относящиеся к первой группе, достигают одинакового показателя твердости.

Длительность

Скорость охлаждения зависит от количества перлита, содержащегося в заготовке, и размера обрабатываемых пластин. Если скорость охлаждения увеличивается, а время на проведение процедуры сокращается, количество перлита, образующегося в процессе термообработки, увеличится. Также будут возрастать показатели прочности и твердости.

Другие методы термообработки

Помимо процесса нормализации, существуют другие способы термообработки металлов и сплавов:

• Отпуск — технология, применяемая для уменьшения хрупкости и снижения внутренних напряжений в материале.
• Отжиг — метод, при котором уменьшается размер зёрен в структуре материала, снимаются внутренние напряжение.
• Закалка — методика, похожая на нормализацию. Отличия заключаются в более высоком температурном режиме нагрева и высокой скорости охлаждения.
• Криогенная обработка — технология, связанная с применением низких температур.
• Дисперсионное твердение — конечный этап термообработки. Обрабатываемой детали придаётся высокий показатель прочности.

Выше представлены основные способы обработки металлических заготовок, но порядок указан неправильно. Узнать его можно в любом источнике по металлообработке.

Нормализация стали считается одним из нескольких этапов термообработки. С его помощью изменяется структура и характеристики материала. При желании можно ухудшать или улучшать свойства заготовки.

Подписывайтесь на канал, ставьте лайки, делайте репосты, а мы будем размещать для Вас полезную информацию о металлах! Так же Вы можете посетить наш сайт , там Вы найдете множество информации о металлах, сплава и их обработке.

Обычная нормализация металла

Нормализация металла – один из видов термической обработки сплавов (стали). Изделие нагревается выше (на 30-50 градусов) критических температур А_ст (А_сз) до полной перекристаллизации. Структура стали изменяется, становится однородной и мелкозернистой. Медленное охлаждение металла на воздухе обходится вдвое быстрее, чем при отжиге и гораздо дешевле.

Охлаждение при отжиге выполняется в печи, поэтому нормализация стали более выгодный вариант термической обработки. Так как после нормализации и отжига разница в характеристиках металла отсутствует, многие предприятия при обработке низкоуглеродистой стали отдают предпочтение нормализации изделия.

В среднеуглеродистых (0,3—0,6%) и высокоуглеродистых изделиях после нормализации сталь получит повышенную твердость. Её структура будет состоять из сорбитообразного перлита и свободного феррита (его количество зависит от углеродного содержания). Такие виды стали рекомендуется отжигать. Но возможен и такой вариант термической обработки изделия: вначале высокоуглеродистую сталь подвергают нормализации, а потом (температура 650-700 градусов) осуществляется высокий отпуск, уменьшающий её твердость.

Таким образом, для первого вида стали нормализация способна заменить отжиг, для второго — закалку с высоким отпуском.

Предназначение нормализации металла

Нормализация изделия используется для:

Подготовки к закалке структуры металла;

Устранения наклепа и внутренних напряжений;

Получения мелкозернистой структуры в поковках (отливках).

Подобная термическая обработка позволяет исправить структуру металла, перегретого при горячей обработке или в процессе отжига. Примером может служить заэвтектоидная сталь. В её структуре цементит (имеет вид сетки) размещается по границам зерен, а это ухудшает её механические свойства.

Суть процесса нормализации

Внутренние напряжения бывают термическими или структурными. Первые возникают после неравномерного нагрева и разной скорости охлаждения деталей. Вторые появляются в результате структурных превращений внутри детали. Достигая большой величины и складываясь с напряжениями, возникающими при работе, внутренние напряжения могут разрушить металл (превышается предел прочности).

Устранить их можно специальным отжигом. Он осуществляется при температуре, которая ниже температуры рекристаллизации. Повышенная температура позволяет перераспределять дислокации. Они перемещаются из областей, где наблюдается повышенный уровень внутренних напряжений, в места с пониженным уровнем. Операция, длящаяся несколько часов, осуществляется разрядку внутренних напряжений.

Спокойный воздух способствует скорости охлаждения в 150—250 град/час. Если требуется нормализовать массивные изделия, скорость выбирается, исходя из размеров стали и её состава. Увеличенная скорость нагрева, минимальные температуры и время выдержки позволят получить более мелкое зерно аустенита и дисперсную смесь перлита (сорбита с ферритом).

Достоинствами нормализации стали являются простота (не нужна печь для охлаждения) и экономичность (на операцию затрачивается меньше времени и энергии). Для одних видов стали нормализация будет окончательной термической обработкой (производство швеллеров, уголков, рельсов), для других – предварительной операцией.

Для заказа услуг по нормализации металла Вы можете обратиться прямо сейчас, заполнив форму обратной связи или позвонив нам по телефонам, указанным на сайте.

ОСТАВИТЬ ЗАЯВКУ

Новости. Приведена в соответствие требованиям термической обработки Закалочная среда ПК-М.

Приведена в соответствие требованиям термической обработки Закалочная среда ПК-М. Концентрация среды была выполнена прибывшими по нашему техническому заданию специалистами производителя данной среды ЗАО «Политерм -Тюмень». В результате корректирующих мероприятий, испытания признаны положительными. Решением комиссии Закалочный бак ВЗ 15.100.15/0,8П, признан годным к эксплуатации.

18 октября 2014

Новости. Монтаж и пуско-наладка термического оборудования

Специалисты компании «Накал-Промышленные печи» благополучно закончили монтаж и пуско-наладку термического оборудования.

20 октября 2014

Новости. ЗАО «Нелидовский завод гидравлических прессов» закончил монтаж оборудования по спец заказу ПЗТО

ЗАО «Нелидовский завод гидравлических прессов» закончил монтаж и пуско-наладку вновь изготовленного оборудования по специальному заказу ООО «ПЗТО».

25 октября 2014

Новости. Открытие термического участка ООО «ПЗТО»