Для чего нужен отжиг металла


Отжиг стали различного вида: методы, оборудование, особенности

При производстве разных видов металла сырьё проходит ряд технологических операций. Одна из них — отжиг стали. При проведении этого этапа обработки металл обретает определённые параметры, без которых он не может переходить на следующие технологические операции.

Отжиг стали

Что такое отжиг и зачем он нужен?

Метод отжига необходим для улучшения характеристик, изменения свойств металлов и сплавов. Благодаря дополнительной термообработке можно достичь следующих целей:

  1. Снизить показатель твердости. Это позволяет тратить меньше усилий на дальнейшую обработку материала, использовать больше инструментов.
  2. Изменить структуру. Получается однородная микроструктура, которая улучшает физические, механические характеристики.
  3. С помощью нагрева мастера снижают внутреннее напряжение, возникающее в материале на первых этапах работы с сырьём.

Термическая обработка может быть полной или неполной. Иногда второго варианта достаточно для изменения технических характеристик до нужно уровня.

Виды

Выделяется два ключевых метода отжига — 1-го и 2-го рода. Первый вариант подразумевает обработку теплом, после которой не изменяется структура материала. Однако он обретает нужные параметры. При проведении обработки 2-го рода структура металла изменяется кардинально. При этом нужно правильно провести охлаждение, чтобы не ухудшить характеристики.

Изотермический

Принцип изотермического отжига заключается в том, что сырье нагревается до аустенитного состояния. Далее происходит процесс охлаждения. Температура медленно опускается до 680 градусов по Цельсию. Деталь выдерживается при низкой температуре до тех пор, пока не получится перлит. Далее изделию дают остыть при комнатных условиях. Этот вид обработки применяется при производстве легированных сталей.

Изотермический нагрев отличается от других видов удержанием одной температуры при охлаждении. Это позволяет добиться равномерного и полноценного изменения структуры, что положительно влияет на технические характеристики сплавов, однородных металлов.

Изотермический отжиг

Диффузионный

Экстремальный вид разогрева изделий. Диффузионный отжиг проводится при критических показателях. После такого способа обработки у материалов увеличивается пластичность, снижается твердость. Можно применять больше методов для дальнейшей работы с заготовками, затрачивать меньше энергии.

При повышении температур свыше критической отметки нужен строгий контроль. Если технология применяется с ошибками или отклонениями, можно пережечь заготовку. Чтобы выбрать правильный температурный режим, был разработан справочник. Диффузный разогрев позволяет добиться следующих изменений:

  • увеличения зёрен;
  • уменьшения избыточных фаз;
  • нормализации структуры изделия.

Однако есть один минус. Из-за экстремальной обработки увеличиваются поры, что негативно сказывается на целостности заготовки.

Рекристаллизационный

Рекристаллизационный отжиг — метод, с помощью которого металлурги избавляются от большинства минусов металла, сплава. Заготовки разогревается свыше температуры изменения структуры на 200 градусов. Так обрабатываются металлические прутья, арматура, проволока, листовой прокат.

Полный

При выполнении полного разогрева металлических деталей их температура повышается до критических отметок. После этого температурный режим устанавливается в одном положении, деталь выдерживается определённый промежуток времени. Далее заготовка охлаждается по специальному графику.

Неполный

Процесс неполного нагрева отличается от полного тем, что температура металлических деталей не доходит до критического уровня. Длительное охлаждение также не требуется.

Технологии точно описаны ГОСТами, которые устанавливают ряд правил относительно их проведения. Нарушение требований может привести к браку изделий, разрушению оборудования.

Какое оборудование используется?


Для разогрева однородных металлов, сплавов, используется разное оборудование. К нему относятся:
  1. Шахтные печи. Подходят для разных технологических процессов, связанных с металлическими заготовками. Могут разогреваться газом или электрическими элементами.
  2. Камерные печи. Используются для нагрева заготовок небольшого размера.
  3. Печи с установленным механизмом выдвигающегося пода. Предназначены для термической обработки крупногабаритных деталей. Сверху на конструкции закрепляется кран балка, с помощью которой заготовки выгружаются, загружаются новые.
  4. Вакуумные печи. Используются при термообработке быстрорежущих сталей, тугоплавких металлов, титана, меди.
Оборудование для отжига

Особенности отжига различных видов стали

При нагреве разных видов стали нужно учитывать содержание углерода в их составе. Отжиг стали требует знания состава материала. Показатель твердости зависит от температуры нагрева, выдержки, охлаждения.

На предприятиях устанавливается по две промышленных печи. В одной заготовка разогревается до критических температур или выше. Другая нужна для выдержки или медленного охлаждения. Проще работать со сталями, которые имеют менее 0.08% углерода в своём составе. Для изменения их характеристик достаточно провести неполный нагрев. Температура нагрева металла при этом не доходит до критической. Скорость охлаждения устанавливается зависимо от вида металла. Полный отжиг доэвтектоидной стали проводится редко. Обработка углеродистых и легированных сталей сложнее, энергозатратнее.


Отжиг стали — технологический процесс, который проводят при производстве разных видов металлов, сплавов. С его помощью изменяют характеристики заготовок, убирают определённые минусы, меняют структуру. Однако важно точно рассчитывать температуру нагрева, промежуток охлаждения, состав материала.

Что это такое и почему это важно

Когда производителям металла ставится задача формировать сложные детали, у них есть довольно много инструментов, стратегий и процессов, которые помогут им выполнить эту работу. Одним из важных компонентов в их арсенале инструментов и знаний является глубокое понимание процесса отжига.

Отжиг - это термин, обозначающий процессы термообработки мягких металлов. Во время процесса отжига металлы, а именно стали, нагреваются равномерно, чтобы вернуть их как можно ближе к состоянию, в котором они были до холодной обработки.Этот процесс термообработки увеличивает пластичность металла и обеспечивает более эффективные процессы формования и придания формы. В идеале процесс отжига не должен приводить к повреждению инструмента или заготовки.

Как процесс, отжиг необходим, потому что материалы имеют тенденцию терять пластичность, приобретая предел текучести после определенного количества холодной обработки. Если холодная обработка необходима на протяжении всего процесса формовки металла, отжиг становится необходимым компонентом этого процесса, поскольку он помогает восстановить исходные свойства металла.

Стандартный процесс отжига состоит из трех этапов: восстановления, рекристаллизации и роста зерна. Вот краткое изложение этих трех этапов:

Этап 1 - Восстановление. При отжиге восстановление - это процесс, который восстанавливает физические свойства металлов, такие как тепловое расширение, электрическая проводимость и внутренняя энергия. По сути, именно этот начальный этап смягчает металл. Во время восстановления дислокации или неровности в структуре металла попадают в среду, свободную от напряжений, как правило, в стенки уже существующих ячеек.Как мы увидим на стадии рекристаллизации, именно эти ячейки, свободные от напряжений, помогают продвигать процесс отжига.

Этап 2 - перекристаллизация. Рекристаллизация - это восстановительный процесс. Чтобы отжиг был эффективным, заготовки должны быть нагреты до температуры выше температуры рекристаллизации. Во время рекристаллизации деформированные зерна кристаллической структуры металла заменяются новыми свободными от напряжений зернами, которые образовались во время восстановления.Эти недеформированные клетки без напряжения зарождаются и растут до тех пор, пока не будут заменены все исходные зерна. Так, например, низкоуглеродистая сталь должна быть отожжена при температуре около 900 градусов Цельсия (или 1650 градусов по Фаренгейту), потому что это температура, при которой она будет рекристаллизоваться.

Однако имейте в виду, что не всегда необходимо нагревать металл до критического диапазона температур. Изделия из мягкой стали, которые необходимо многократно подвергать холодной обработке, можно смягчить путем отжига при 500-650 градусах Цельсия.

Этап 3 - Рост зерна. Рост зерна - это третья стадия, и это происходит, когда отжиг может продолжаться после завершения рекристаллизации. На этом этапе микроструктура металла становится грубой, и заготовка теряет часть своей прочности. Силу обычно можно восстановить с помощью процесса, называемого закалкой. Для стали закалка и отпуск - это процесс закалки, который вы бы использовали.

.

В чем разница между отпуском и отжигом?

  • Металлические изделия
    • Сталь холоднокатаная A109
      • Товаров на складе
      • Физические и химические свойства
    • Отожженная пружинная сталь
      • Товаров на складе
      • Физические и химические свойства
    • Бериллиевая медь
      • Товаров на складе
      • Физические и химические свойства
    • латунь
      • Товаров на складе
      • Физические и химические свойства
    • Холоднокатаная Сталь 1008/1010
      • Товаров на складе
      • Физические и химические свойства
    • Медь
      • Товаров на складе
      • Физические и химические свойства
    • Фосфорная бронза
      • Товаров на складе
      • Физические и химические свойства
    • нержавеющая сталь
      • 301 шт. Из нержавеющей стали
      • Складские позиции из нержавеющей стали 302/304
      • Физические и химические свойства
    • Закаленная пружинная сталь
      • Товаров на складе
      • Физические и химические свойства
  • Услуги и возможности
    • По длине
    • Edge Conditioning
    • Продольная
  • О нас
    • Отрасли, которые мы обслуживаем
  • Ресурсы
  • Блог
.

Руководство для начинающих - сделай из металла

Многие люди удивляются, когда слышат, что алюминий можно отжигать. Если это уже мягкий материал, зачем делать его еще мягче?

На самом деле не все виды алюминия можно отжигать. Это только определенные оценки. В этой статье я расскажу, какие марки можно отжигать, что вы получите от отжига, а также расскажу об удивительном приеме, который позволит вам каждый раз делать это правильно.

Как получить правильный отжиг каждый раз вручную

Можно начать с того, что вас интересует больше всего.

Если вы уже знаете, что сплав, с которым вы работаете, можно отжигать, и это стоит делать, вот как можно прибивать отжиг (почти) каждый раз:

Возьмите Sharpie.

Ага, этот глупо дешевый перманентный маркер. У вас, вероятно, сейчас есть три в вашем ящике для инструментов. Неважно, какой именно. На самом деле это даже не обязательно должна быть марка Sharpie (хотя я не знаю, почему вы не захотите их использовать).

Нанесите каракули по всему куску алюминия.Не беспокойтесь о том, чтобы покрыть его на 100%, достаточно, чтобы оставить след на каждой общей области.

А теперь достаньте свой факел. Начните нагревать деталь. Не нагревайте его слишком быстро и продолжайте движение пламени по всей части, чтобы поддерживать равномерное тепло. Вам не нужны горячие точки. На самом деле очень легко перегреть и расплавить материал (отжиг происходит при температуре чуть ниже точки плавления), так что наберитесь терпения и не торопитесь.

Вы увидите, как маркеры меняют цвет. Тогда при определенной температуре они довольно хорошо исчезнут.Это то самое сладкое место, которое вы ищете. Погасите алюминий в воде, и готово!

Самое замечательное в этом методе состоит в том, что он дает вам множество вариантов нагрева алюминия в зависимости от того, что у вас есть. Вы можете использовать кислородно-ацетиленовую горелку, пропановую горелку и все, что есть под рукой, чтобы нагревать материал до температуры около 775 F. Это идеальный способ отжига алюминия своими руками.

Если вы один из тех странных людей, у которых в наборе инструментов нет Sharpie, есть еще несколько способов добиться того же результата:

  • Если вы используете кислородно-ацетиленовую горелку, зажигайте ее без очень низкого количества кислорода.Затем проведите дымным пламенем по детали. Покроет сажей. Затем включите кислород до нормального количества и нагрейте деталь до тех пор, пока нагар не исчезнет, ​​как это делают отметки Шарпи.
  • В крайнем случае можно использовать кусковое мыло. Просто вытрите насухо о поверхность детали и нагрейте, пока она не станет темно-коричневой. Не мой любимый подход, но он работает. Я не знаю, подходят ли для этого все марки мыла, но я знаю, что Dove справится с этой задачей.

Для ясности: технически это не считается полным отжигом.Для полного отжига алюминия требуются печи с очень строгим контролем и определенное время выдержки. Однако частичный отжиг, подобный этому, даст вам возможность легче формировать его без растрескивания.

Этот метод также работает только с листовым металлом или очень тонкими деталями. Тепло должно проникнуть через металл. Если металл слишком толстый, температура поверхности будет правильной, но внутренняя температура будет слишком низкой для отжига.

Примечание по методу нанесения углеродной сажи: Чтобы определить толщину нанесения углеродной сажи, потребуется немного навыков.Сколько вам нужно надеть, зависит от толщины металла. Если его толщина составляет около 0,020 дюйма, вам нужно будет нанести действительно светлый, даже не полностью черный слой. В противном случае сажа прогорится слишком долго, и вы в конечном итоге расплавите деталь. Попробуйте это сделать несколько раз на упражнении, чтобы прочувствовать это.

Если вы работаете с материалом толщиной примерно 0,020–0,030 дюйма, сажа не должна быть полностью черной. Вы должны легко увидеть металл под ним. Если он ближе к 0.040 ″ -0,060 ″, сажа должна быть нанесена на поверхность, чтобы она стала полностью черной.

Профессиональный совет: Если вы действительно хотите измерить температуру, вы можете подобрать специальные палочки для маркировки, которые меняют цвет с непрозрачного на прозрачный в пределах 1% от заданной температуры. Просто найдите «палочки для индикации температуры».

Области применения, где ручной отжиг отлично работает

Есть несколько областей, в которых такой отжиг алюминия имеет смысл. Вот краткий список некоторых примеров:

Труба Гибка: Может быть сложно согнуть алюминиевые трубы, чтобы они не потрескались или, по крайней мере, не побелели.Отжиг - отличный способ сохранить трубку своей прочности.

Разглаживание труб: Если вы делаете что-то конструктивное из трубок, вы можете расплющить концы труб, чтобы просверлить их и надежно пропустить болт. Отжиг - отличный способ получить красивую чистую форму. Я сделал трубку диаметром 2 дюйма со стенкой 1/16 дюйма, но я уверен, что вы могли бы сделать ее немного больше. Отжиг позволит сжать плоскую поверхность без чрезмерной деформации трубки - изгибы будут красивыми и четкими.

Изгиб плоского стержня: Я довольно успешно проделал это с плоским стержнем размером 1/2 дюйма на 4 дюйма. Плоский стержень может быть проблематичным, поскольку он действительно склонен к растрескиванию. Я определенно рекомендую по возможности подвергнуть его отжигу для формовки.

В этом случае отжига в горелке здорово то, что его так легко локализовать. Просто отожгите участок, который нужно согнуть, остальную часть трогать не нужно. После того, как он сформируется, изогнутые участки, вероятно, станут твердыми и восстановят значительную часть своей прочности, а части, которые вы не отжигали, останутся нетронутыми.

Как отжигать алюминий в печи для термообработки

Очевидно, это действительно будет зависеть от марки алюминия. Тем не менее, основной процесс в целом такой же. Нагрейте его до определенной температуры, удерживайте при этой температуре, затем остудите. После того, как вы закончите работу с ним, довольно легко восстановить состояние алюминия с помощью небольшой термообработки.

Итак, вот несколько распространенных марок алюминия, которые вы, возможно, захотите подвергнуть термообработке, вместе с инструкциями по отжигу в печи:

1100 Отожгите при 650 F, убедитесь, что он полностью нагрет, а затем охладите на воздухе.
2024 При работе из термически обработанных условий выдержите при 750 F в течение двух часов, затем медленно остудите печь. Между холодной обработкой отожгите при температуре 650 в течение 2 часов, затем охладите на воздухе.
3003 Отжиг при 775 F, охлаждение на воздухе.
5052 Отжиг при 650 F, затем охлаждение на воздухе.
6061 Отжиг при 775 F, выдержка 2-3 часа при температуре, затем охлаждение на воздухе.
7075 Отжиг при 775 F в течение 3 часов, затем охлаждение до 500 F со скоростью 50 F в час, затем охлаждение на воздухе.С этим сложно работать.

Итак, после отжига и завершения работы с алюминием вы можете восстановить предыдущую термообработку. Если вы этого не сделаете, возможно, все будет в порядке, или, возможно, позже у вас возникнут проблемы. Это просто зависит от того, насколько важна та часть, над которой вы работаете.

Я не буду вдаваться в подробности о различных способах термообработки каждого сорта алюминия и о том, как добиться каждого состояния, из которого легко можно было бы создать целое изделие.Поскольку этот предназначен специально для отжига, просто имейте в виду, что, возможно, стоит восстановить термообработку и отпуск всего, что вы отожгли.

Что делает отжиг для алюминия

Поскольку алюминий уже такой мягкий материал, что вы можете получить от его отжига?

Основная причина отжига алюминия - повышение пластичности. Любое сопутствующее формование может привести к растрескиванию или утомлению материала, но отжиг может уменьшить эти проблемы.

Краткое примечание: избегайте обработки алюминия в отожженном состоянии - он действительно липкий и больше не режет чисто.Будет труднее получить красивую поверхность без заеданий. Также вполне вероятно, что материал склеится, прикипит к вашим режущим инструментам и вызовет катастрофический отказ, который услышат все в магазине. Если возможно, попробуйте повторно термически обработать отожженные детали перед обработкой.

Если вы согнете алюминий в холодном состоянии без отжига, вы, вероятно, увидите, что растянутая сторона станет как бы белой. Это небольшие трещинки, которые образуются на поверхности материала.

Обычно это не имеет большого значения, но при некоторых условиях это может стать проблемой. Например, если это высокопроизводительная деталь, от которой вы рассчитываете иметь максимальную прочность, взломать ее будет большой проблемой. Приложения, в которых изогнутый алюминий подвергается вибрации, могут оказаться еще одним случаем, когда имеет смысл отжиг. Или если он подвергается воздействию жары / холода (даже летом и зимой в северных районах).

Всякий раз, когда вы выполняете реальную формовку металла, когда вы пытаетесь его растянуть, сжать или глубоко растянуть, вам следует хотя бы подумать об отжиге.

Имейте в виду, что вам может потребоваться отжечь его несколько раз во время формования, поскольку алюминий затвердеет и снова станет жестким. Со временем он также может потерять отжиг - некоторые сорта выдерживают его только час, некоторые - год. Алюминий может быть забавным, как только вы его узнаете.

Какие виды алюминия можно отжигать

Вот список марок деформируемых материалов и информация о том, подходят ли они также для отжига:

1xxx - Чистый алюминий (99% или выше), также известный как электрический Не подлежит термической обработке.Технически отжиг возможен, но это действительно сложно, и его лучше избегать без крайней необходимости. Если честно, этот материал настолько мягкий, что вряд ли вам понадобится его отжигать, если вы его не растягиваете и не сжимаете.
2xxx - Медный сплав Термически обрабатываемый. Однако, как правило, этот сорт подвержен горячему растрескиванию, поэтому не пытайтесь отжигать его без крайней необходимости.
3xxx - Марганцевый сплав Без термической обработки.Это действительно формуемый материал, и его часто можно увидеть в таких приложениях, как кухонная утварь. Отжечь его довольно легко.
4xxx - Кремниевый сплав И термически обрабатываемый, и нетермообрабатываемый, в зависимости от цифр, следующих за 4. Он может иметь содержание кремния до 21,5%, что делает температуру плавления очень низкой. Обычно он используется в качестве присадочного материала для сварных швов. Отжиг это боль.
5xxx - Магниевый сплав Без термической обработки.Это обычное дело в форме листового металла, и это податливый материал. Отжиг отлично подходит для сложной и глубокой формовки, но маловероятно, что он вам понадобится для формования более простых материалов.
6xxx - Магниево-кремниевый сплав Термическая обработка. Это один из самых распространенных видов алюминия (особенно 6061), который очень хорошо отжигается. Возможно, вам придется отжигать его несколько раз во время формирования, поскольку он склонен к механическому затвердеванию.
7xxx - цинковый сплав термообрабатываемый.Это очень жесткий алюминий, который обычно используется в аэрокосмической отрасли для изготовления лонжеронов крыльев. Отжиг возможен, но он чрезвычайно сложен, и его лучше избегать, особенно если вы пытаетесь сделать это вручную. Кроме того, он действительно подвержен стрессам.
8xxx - «другие элементы» Это полная случайная смесь легирующих элементов и обычно довольно специализированных вещей. Что касается отжига, ваше предположение не хуже моего. Посмотрите, сможете ли вы получить информацию от поставщика.

Практическая информация об обозначениях алюминия

Вот объяснение некоторых дополнительных кодов, которые вы найдете в обозначении марки, которые помогут вам понять, в каком состоянии находится алюминий в настоящее время:

Обозначение базовой термической обработки алюминия:

F «В состоянии изготовления» - после процесса формовки, литья, горячей или холодной обработки материал не контролируется.
O «Отожженный» - очень низкая прочность, но чрезвычайно пластичный.
H «Деформационная закалка» - только для кованых изделий. За этим обозначением будет следовать номер, который поясняется в таблице ниже.
W «Раствор с термообработкой» - вы этого почти никогда не увидите - он не закаленный и поэтому нестабильный. Внутренние напряжения высоки, и этого типа обычно лучше избегать, если это вообще возможно.
T «Термообработка в растворе» - усиление термической обработкой, возможно, деформационное упрочнение, но код состояния (описанный ниже) объяснит, что еще можно было сделать, чтобы отрегулировать свойства алюминия.

Коды закалки алюминия:

9008 1
T1 Охлаждение в процессе высокотемпературного формования (например, экструдирование) и естественное старение до стабильного состояния
T2 Охлаждение после процесса высокотемпературного формования, холодная обработка и естественное старение до стабильное состояние
T3 Термообработанный раствор, холодная обработка и естественное старение до стабильного состояния
T4 Термообработанный раствор и естественное старение до стабильного состояния
T5 процесс высокотемпературного формования и искусственное старение
T6 Термообработка и искусственное старение раствора
T7 Термообработка и старение раствора
T8 Термообработка раствора, холодная обработка, затем искусственное старение
T9 Термообработка раствора, затем искусственное старение, затем холодная обработка
T10 Охлаждение в процессе высокотемпературного формования, холодная обработка, затем искусственное старение

Коды деформационного упрочнения алюминия:

3 901 912 Хорошо, это все, что вам нужно знать об отжиге.Надеюсь, это вам поможет.

Имейте в виду, что вам может потребоваться немного опробовать процесс, прежде чем вы рискуете испортить что-то ценное. Посмотрите, сможете ли вы достать кусочек того алюминия, над которым вы работаете, чтобы вы могли точно увидеть, как он реагирует.

Есть вопросы? Другие советы? Напишите их в комментариях!

.

Отжиг - Отжиг / Нормализация - Термическая обработка

Отжиг - это процесс термообработки, при котором изменяется микроструктура материала с целью изменения его механических или электрических свойств. Обычно отжиг сталей используется для снижения твердости, повышения пластичности и устранения внутренних напряжений.

Преимущества

Отжиг восстанавливает пластичность после холодной обработки и, следовательно, позволяет производить дополнительную обработку без образования трещин. Отжиг также может использоваться для снятия механических напряжений, вызванных шлифованием, механической обработкой и т. Д.тем самым предотвращая деформацию во время последующих операций термообработки при более высоких температурах. В некоторых случаях отжиг используется для улучшения электрических свойств.

Применение и материалы

Одним из основных применений отжига является устранение эффектов наклепа. Во время холодной штамповки, волочения, гибки и т. Д. Материал может затвердеть до такой степени, что дальнейшая обработка станет невозможной или приведет к растрескиванию. Операция отжига на этой стадии сделает материал более пластичным, что позволит производить дальнейшее формование.Подобным образом отжиг используется для снятия внутренних напряжений, возникающих при затвердевании сварных швов.

Помимо стали, отжиг может быть полезен и для других металлов, таких как медь, алюминий и латунь.

Подробности процесса

Отжиг - это общий термин, который может быть дополнительно классифицирован в зависимости от температуры и атмосферы.

Для сталей докритический отжиг происходит при температуре от 1000 до 1200 ° F, поэтому изменения кристаллической структуры не происходит. Промежуточный отжиг проводят при 1200 ° F - 1400 ° F, поэтому происходит некоторое превращение в аустенит, а полный отжиг включает в себя полную аустенизацию изделия при 1500 ° F - 1700 ° F.

Детали можно отжигать в вакууме или в восстановительной атмосфере, когда требуется блестящая поверхность. Отжиг на воздухе используется там, где чистота поверхности не является важным фактором, и во время отжига можно использовать эндотермическую / нейтральную атмосферу для контроля обезуглероживания.

.
h2 Деформационное упрочнение
h3 Деформационное упрочнение, затем частичный отжиг
h4 Деформационное упрочнение и стабилизация
h5 Деформационное упрочнение и покраска или лакировка

Смотрите также