Что называется отжигом и нормализацией кратко

Обновлено: 03.07.2024

Отжиг характерен длительной выдержкой при высокой температуре и выжиганием углерода из поверхностного слоя, его делают для снятия напряжений в толще металла и его размягчении перед ковкой или прокатом.
Нормализация это частичный отжиг металла после закалки, нужна для снятия поверхностного напряжения, что бы придать металлу некоторую пластичность без заметного снижения твердости . В конечном итоге получается большая прочность за счет снижения хрупкости изделия .

Различие в охлаждении. При отжиге деталь охлаждается вместе с печью, а при нормализации на воздухе.

Разница между отжигом и нормализацией - Разница Между

Содержание:

Основное отличие - отжиг против нормализации

Что такое отжиг

Как уже упоминалось выше, отжиг метод термообработки это обычно изменяет физические свойства и иногда химические свойства материала при воздействии тепла. в процесс отжигаматериал сначала нагревают за пределы критической точки / температуры рекристаллизации и выдерживают при этой температуре в течение некоторого времени до его охлаждения. Обычно это делается, когда необходимо уменьшить твердость материала, чтобы его можно было легко формовать. Отжиг также увеличивает пластичность материала. Пластичность - это способность материала деформироваться под натяжением, что делает его более мягким и легким в обращении. Процесс охлаждения обычно осуществляется в медленном темпе, позволяя материалу остыть на воздухе, или же он может быть выполнен намного быстрее, если его охладить водой.

Процесс отжига также уменьшает количество дислокаций, присутствующих в металле, делая его более пластичным. Дислокации - это мягкие деформации внутри структуры металла, где определенные слои атомов оказываются сдвинутыми с очевидного в противном случае выравнивания. Из-за наличия дислокаций металлы имеют тенденцию быть более жесткими. Следовательно, уменьшение дислокаций заставляет атомы двигаться очень свободно и имеет тенденцию ослаблять внутреннее напряжение в системе. Это в свою очередь делает металл пластичным и мягким. Как правило, атомы внутри системы спонтанно движутся, чтобы снять внутреннее напряжение в системе, и это происходит даже при комнатной температуре. Однако этот процесс происходит очень медленно при комнатной температуре, и нагрев облегчает процесс. Следовательно, нагрев уменьшает количество энергии, удерживаемой внутри материала, и при охлаждении приводит его в более устойчивое положение.

Печь отжига

Что нормализует

Нормализация - это другой тип термической обработки, применяемый специально для сплавов, изготовленных из железа, для достижения однородного размера зерна. Это на самом деле считается тип отжига, который делается только для черных или железных сплавов, в нормализующий процессметалл / сплав нагревают до температуры выше критической точки, а затем охлаждают на воздухе. В этом случае важно медленно охлаждать его на воздухе, а не гасить его в воде, как для других металлов. Этот шаг помогает получить однородный размер зерна по всему сплаву. Однако нормализация дает менее пластичные сплавы в отличие от процесса полного отжига.

Разница между отжигом и нормализацией

Определение

отжиг это метод термической обработки, используемый, чтобы сделать металлы пластичными и менее твердыми.

Нормализация это тип процесса отжига, который характерен только для черных сплавов.

Процесс охлаждения

В отжигМеталлы могут быть охлаждены после нагревания либо охлаждением их на воздухе, либо охлаждением их в воде.

В нормализующийВажно, чтобы процесс охлаждения происходил медленно, поэтому он всегда охлаждается на воздухе, а не гасится водой.

Размером с зернышко

Не важно достигать однородного размера зерна в процессе отжиг.

Получение однородного размера зерна важно для нормализующий процесс.

Твердость конечного продукта

Металлы сделаны менее твердыми и пластичными после отжиг.

Сплавы остаются более твердыми после нормализующий по сравнению с полным процессом отжига.

Отжиг и нормализация стали – это особый вид термической обработки, когда металлоизделие нагревают до заданной температуры, затем выдерживают при этих условиях некоторое время. В конце изделие медленно охлаждают – нормализуют.

Цель процедуры - несколько снизить твердость металла для облегчения его механической обработки. Кроме того, улучшается микроструктура стали, она становится более однородной, уходят внутренние напряжения, в результате повышается механическая прочность.

Отжиг или нормализационный отжиг?

Ошибочно эти две операции – отжиг и отжиг с последующей нормализацией – отождествляются друг с другом, однако на самом деле это две разные процедуры. Ключевое отличие между ними – наличие этапа нормализации во втором случае. Эта дополнительная стадия гарантирует получение показателей прочности и вязкости в среднем на 10% выше, чем аналогичные параметры металла, который прошел только традиционный отжиг. Это объяснимо законами физики: медленное охлаждение стали на воздухе способствует разложению аустенитной фазы в нижнем интервале температур и, как результат, увеличение перлитной составляющей. Это существенно улучшает эксплуатационные характеристики продукции.

Нормализационный отжиг (так называют совокупность двух операций) несколько уступает закалке и классическому высокотемпературному (выполняемому при +550℃) отпуску: механические свойства металла на выходе ниже. Однако технологический процесс значительно менее трудоемок, а по сравнению с процедурой закалки нормализация вызывает меньше тепловых деформаций металла.

Виды отжига

По наличию или отсутствию фазовой рекристаллизации металла эта операция делится на отжиг первого и второго рода. При первом фазовая рекристаллизация не наступает или происходит частично, однако сталь все равно приобретает требуемые свойства (снижается твердость, увеличивается вязкость), а качество ее поверхности становится выше: устраняются очаги окалины, а также следы валков прокатного стана и другие дефекты.

Отжиг второго рода вызывает кардинальные изменения структуры металла: нагрев ведется до температуры на 20…50℃ выше, чем точка начала размягчения (рекристаллизации). При этом важно не перегреть металл, иначе эти изменения станут необратимыми, что отрицательно скажется на качестве изделия, которое будет подлежать переплавке.

Также отжиг делят на полный или неполный. В первом случае сталь нагревают выше предельных показателей, выдерживают строго в течение указанного времени, а затем неукоснительно придерживаются схемы охлаждения. Это позволяет получить металл с точно заданными характеристиками. При неполном варианте температуру нагрева до верхнего критического значения не доводят, а требования по выдержке и времени охлаждения не столь строги.

Особые виды отжига

Отдельно выделяют изотермический отжиг, во время которого металлоизделия:

нагреваются до аустенитного состояния;
быстро охлаждаются до +660…+680°C;
выдерживаются при этой температуре до превращения аустенита в перлит;
охлаждаются в нормальных условиях – без камер или каких-либо иных установок.

Отжиг изотермического типа – наиболее быстрый и действенный способ придать металлу нужные свойства, однако подходит он не для всех сплавов. Эта технология была разработана для легированных и нержавеющих сплавов, с высокой концентрацией хрома, жаростойких сталей. Эффективнее всего обрабатывать таким образом небольшие изделия, заготовки для изготовления разнообразных инструментов, штамповки.

Рекристаллизационный отжиг позволяет избавиться от последствий предварительной обработки (механической или термической): снять наклеп, убрать другие нежелательные дефекты. Таким образом обрабатывают как небольшие детали, так и проволоку, листовой, трубный, сортовой прокат. Операция заключается в:

нагревании металла до тех пор, пока температура не превысит предел рекристаллизации на 100…200°C;
выдержке в том же температурном режиме;
медленном постепенном охлаждении.

Диффузионный отжиг заключается в экстремальном нагреве металла до показателей, значительно превышающих предельные точки. Метод подходит для сплавов со сложной легирующей композицией, а также с легкоплавкими соединениями в составе. Технология очень эффективная, позволяет получить металл высокого качества. Однако она требует полного контроля над процессом, так как перегретая и пережженная сталь может частично или полностью утратить все полезные свойства и не будет пригодна к дальнейшим операциям.

Параметры обработки

Используемое оборудование

Нагрев металла осуществляется в:

камерных печах (источник тепла может быть открытым или закрытым);
индукционных печах;
газопламенном оборудовании.

Операция может проходить в естественных условиях ли в защитной среде (присутствие химически инертных газов или вакуум).

Изотермический отжиг несколько отличается по технологии: он может проводиться не только в печах, но и в рабочих резервуарах с расплавами металлов, солей или других рабочих сред.

Доставка изделий в печь или ванну и из них выполняется на специальных тележках, движущихся по рельсам. Остужение металла осуществляется на них же. Погрузка деталей на тележки и снятие с них производится мостовыми кранами, манипуляторами, талями, а в случае небольших объемов производства – вручную.

Возможные дефекты, вызываемые отжигом

Технология отжига выверена десятилетиями практики, и появление дефектов возможно преимущественно при нарушении режима нагрева или других условий работы. Если температура в печи слишком высока (перегрев), в структуре стали начинают образовываться слишком крупные зерна. А если температурные показатели приближаются к точке плавления (пережог), в молекулы металла приникает кислород, запускающий процессы активного окисления. Если перегрев исправляется повторной термической обработкой, то пережог приводит к необратимым изменениям в металлической структуре, что делает изделие непригодным к дальнейшему использованию.

Излишне активное пламя также вредит отжигаемому металлу: на его поверхности появляется окалина – слой из смеси окислов железа. Использовать сталь с окалиной невозможно – возникнут неизбежные проблемы с последующей обработкой, а удаление этого слоя дробеструйным методом или операцией травления приводит к повышению ресурсоемкости: повышенному расходу сил, времени, материалов.

Вредно и обезуглероживание – итог воздействия на отжигаемый металл кислорода. Во время него на поверхностном слое образуются микротрещины, происходит комплексная деформация поверхности.

Отжигом называется операция термической обработки, при которой путем нагрева, выдержки и последующего медленного охлаждения в стали образуется устойчивая структура, свободная от остаточных напряжений.

Различают следующие основные виды отжига.

Полный отжиг применяют с целью получения мелкозернистой структуры, снятия внутренних напряжений, сталь становится мягкой и вязкой. Полный отжиг осуществляется путем нагрева стали на 30—50° выше линии GSK (точка Ас₃) (рис. 23), выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения вместе с печью. Время выдержки при нагреве должно быть достаточным для прогрева изделий по всему сечению.

Рис. 23. Оптимальные интервалы нагрева стали для отжига, нормализации, закалки и отпуска

Неполный отжиг применяют для снятия внутренних напряжений, снижения твердости и улучшения обрабатываемости стали. Детали при таком отжиге нагревают на 30—50°С выше линии PSK (точки Ac₁), выдерживают при этой температуре и медленно охлаждают. Неполному отжигу подвергают стали с содержанием углерода более 0,8%.

Изотермический отжиг заключается в нагреве стали на 30—50°С выше точки Ас₃ (конструкционные стали) или выше точки Ас₁ на 50—100°С (инструментальные стали), охлаждении до температуры ниже точки Аr₁; на 30—100°С и выдержке при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе.

Основное преимущество изотермического отжига состоит в том, что он позволяет сократить длительные циклы, применяемые при указанных отжигах изделий из легированной стали, которые требуют очень медленного охлаждения для снижения твердости.

Диффузионный отжиг применяют для выравнивания химического состава слитков из легированных сталей и крупных фасонных стальных отливок.

При диффузионном отжиге сталь нагревают до высокой температуры (1050—1150°С), выдерживают при этой температуре 10—15 ч, а затем медленно охлаждают в печи.

Низкотемпературный отжиг применяют для снятия внутренних напряжений, например у навитых холодным способом пружин для клапанов. Этот отжиг осуществляют путем нагрева детали до температуры 300—400°С.

Отжиг на зернистый перлит применяют для сталей, содержащих более 0,65% углерода, с целью понизить их твердость и улучшить обрабатываемость резанием. Сталь медленно нагревают до температуры 740°С, выдерживают при этой температуре 3—5 ч, затем медленно охлаждают до температуры ниже точки Ar₁

Рекристаллизационный или низкий отжиг применяют для исправления искажений кристаллической решетки, полученных при холодной прокатке, волочении или холодной штамповке. Отжиг производят нагреванием стали до температуры ниже точки Ась (650—680°С) с выдержкой при этой температуре и медленным охлаждением, в результате чего вместо деформированной (вытянутой) структуры получают мелкозернистую, равноосную, мягкую и вязкую структуру.

Нормализацией называется операция нагрева стали на 30—50°С выше линии GSE (точки Ас₃ — для конструкционной стали или Ас_m — для инструментальной стали) с выдержкой при этой температуре и последующем охлаждении на воздухе.

Возможно, вы слышали об удивительной прочности меча катана, который многие годы использовали самураи в Японии. Такое лезвие способно сохранять остроту и форму даже при сильных нагрузках и длительном постоянном использовании.

Есть много секретов того, почему эти лезвия, по мнению многих экспертов, обладают превосходной долговечностью, и один из них - процесс, известный как отжиг. Отжиг стали или любого другого металла включает нагревание до определенной температуры и охлаждение с определенной скоростью. Таким образом удаляются загрязнения в зерне, повышается пластичность металла и снижается его твердость.

Сегодня процесс отжига стали и металлов используется во многих промышленных приложениях, где металл должен быть высочайшего качества. Этот процесс был усовершенствован современным оборудованием до такой степени, что теперь легендарная долговечность самурайской катаны может быть достигнута во многих промышленных металлах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ОТЖИГА

Кусок металла состоит из решетки кристаллических структур, известных как зерна, и иногда эти зерна выравниваются таким образом, что создают дополнительное напряжение для металлической детали в целом. На первой стадии отжига стали или других металлов, известной как восстановление, металл нагревается до точки, при которой эти внутренние напряжения могут рассеяться.

Дальнейшее нагревание металла до температуры чуть ниже его точки плавления позволяет формировать новые зерна, которые не имеют ранее существовавших напряжений старых зерен. Это образование новых зерен называется рекристаллизацией. Чтобы контролировать рост этих новых зерен, металлу дают остыть с определенной скоростью, что мы называем стадией роста зерен.

Завершение всего этого процесса приводит к получению металла с превосходной пластичностью и пониженной твердостью. Почему иногда лучше иметь металл пониженной твердости? Если кусок металла слишком твердый, он становится хрупким. Самые прочные металлы обладают высокой пластичностью, что означает, что они могут гнуться и поглощать удары, не ломаясь. Отжиг металлов - это способ достичь столь желанного баланса между твердостью и пластичностью.

ПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТОЖЖЕННОГО МЕТАЛЛА

Многие из распространенных сегодня промышленных процессов требуют или улучшаются за счет использования отожженной стали и отожженных металлов. Например, для снижения остаточных напряжений при сварке часто сварная конструкция обрабатывается процессом отжига.

Отжиг также может упрочнить металл, который был перегрет в результате высокоинтенсивной обработки. Когда металлическую проволоку тянут более тонкой, это может вызвать напряжения в зернах, и поэтому новые металлические проволоки часто подвергаются отжигу. Кроме того, процесс изготовления листового металла может привести к образованию детали со слишком большой твердостью, поэтому листы часто подвергаются отжигу для восстановления их прочности.

НАСКОЛЬКО ТОЧНО ОТЖИГ МЕНЯЕТ ПОВЕДЕНИЕ МЕТАЛЛОВ?

Итак, каковы фактические результаты отжига металла для повышения его пластичности и снижения твердости? Кусок металла может треснуть или даже сломаться, если в нем остаются остаточные напряжения, а поскольку отжиг устраняет эти остаточные напряжения, он может помочь металлу сохранить свою форму.

Отжиг стали также помогает продлить срок службы обрабатывающих инструментов. Обработка хрупкого металла может вызвать дополнительный износ инструментов, тогда как высокопластичный кусок металла сведет к минимуму повреждение инструментов, вызванное постоянным использованием. Последнее преимущество - это то, о чем вы, возможно, уже догадывались: отжиг металлов позволяет им легче сгибать и придавать им желаемую форму.

ОТЖИГ ПРОТИВ НОРМАЛИЗАЦИИ

Когда говорят о термообработке металла, обычно подробно обсуждаются два процесса: отжиг и нормализация. Однако, прежде чем углубляться в специфику каждого метода, а также преимущества одной обработки перед другой, необходимо понять, почему вы вообще должны подвергать металл термической обработке.

ЗАЧЕМ ТЕРМИЧЕСКИ ОБРАБАТЫВАТЬ МЕТАЛЛ?

Есть несколько причин, по которым компании хотят, чтобы их металл подвергался термической обработке. Например, одной из наиболее очевидных причин для обработки металла является повышение общей прочности и качества материала. При решении более конкретных задач компаниям может потребоваться улучшенная твердость, коррозионная стойкость, ударная вязкость и пластичность. В зависимости от желаемого результата обработки стали или металла компании выберут один из нескольких вариантов обработки, при этом двумя основными вариантами являются либо отжиг, либо нормализация.

ЧТО ТАКОЕ ОТЖИГ?

При отжиге стали материал нагревается до определенной температуры, которая определяется типом используемой стали. После нагрева материал охлаждается в кондиционированной атмосфере, как в печи, в которой он был нагрет.

Целью отжига является повышение пластичности и обрабатываемости за счет повышения вязкости вещества и улучшения мягкости. Существует несколько форм отжига, таких как рекристаллизация, снятие напряжений, сфероидизация, процесс и полный отжиг. Каждый процесс предназначен для определенной функции и результата.

ЧТО ТАКОЕ НОРМАЛИЗАЦИЯ?

В отличие от отжига металла нормализация заключается в повышении твердости. Это достигается путем нагрева материала выше аустенитного диапазона и последующего охлаждения на воздухе, что приводит к быстрому охлаждению. Этот процесс также приводит к снижению пластичности.

ЧТО ЛУЧШЕ: ОТЖИГ ИЛИ НОРМАЛИЗАЦИЯ?

Какой вариант лучше всего - зависит от ваших конкретных потребностей. Если вы ищете более мягкий материал или хотите уменьшить внутреннее напряжение детали, то лучший вариант - отжиг. Однако, если вы хотите получить более твердую, более однородную деталь с меньшей гибкостью, то нормализация, вероятно, является вариантом, наиболее подходящим для ваших нужд. Хотя отжиг и нормализация - не единственные доступные варианты обработки стали и других металлов.

ДРУГИЕ ПРОЦЕССЫ

Помимо отжига и нормализации, существует как минимум два других традиционных варианта обработки стали и других металлов: отпуск и закалка.

Каждый вариант пользуется популярностью у многих производственных и производственных компаний. Однако у каждого из них есть свои цели, преимущества и недостатки, как и в случае с отжигом и нормализацией.

Закалка, как и отжиг, используется для улучшения пластичности и мягкости материала. Однако этот метод обработки делает более значительный акцент на улучшении магнитных свойств, а также режущих свойств стали.

Закалка похожа на отпуск в том, что режущие и магнитные свойства увеличиваются. Однако основное внимание в этом процессе обработки уделяется повышению твердости материала, как при нормализации. В отличие от нормализации, когда металл охлаждается на воздухе, при закалке используется жидкая среда для быстрого охлаждения стали. Благодаря этому процессу зернистость стали становится более мелкой, поскольку ей не позволяют расти после зародышеобразования.

Термическая обработка часто требует обработки при высоких температурах в течение длительных периодов времени.

Нагрев металла осуществляется в камерных печах (источник тепла может быть открытым или закрытым)

Печь для термообработки должна обеспечивать безопасную и длительную надежную работу. Выполняйте термообработку высочайшего качества с однородностью распределения температуры.

Производители предлагают специализированные стандартные печи и печи по индивидуальному заказу с индивидуальными размерами, диапазонами температур, технологическими возможностями и т. д.

Свяжитесь с одним из наших специалистов, чтобы обсудить преимущества отжига стали и процессов обработки, а также особенности вашего конкретного проекта!

Читайте также: