Пять типов методов отжига бесшовных труб из углеродистой стали ASTM A53

Пять методов отжига бесшовных труб из углеродистой стали ASTM A53 включают: полный отжиг , изотермический отжиг и неполный отжиг, жесткость сфероидизации, диффузионную диффузию.

1. Полностью отожженный

Процесс: Нагрейте сталь до температуры на 20–30 ℃ выше Ac3, медленно охладите ее (с помощью печи) после выдержки в течение некоторого времени, чтобы получить процесс термообработки (полная аустенитизация), близкий к равновесной структуре.

Полный отжиг в основном применяется для заэвтектоидных сталей (wc=0,3~0,6%), обычно для отливок из среднеуглеродистых сталей, низко- и среднеуглеродистых легированных сталей, поковок и горячекатаных профилей, а иногда также для их сварных деталей. Твердость низкоуглеродистой стали после полного отжига низкая, что не способствует резанию. Когда заэвтектоидная сталь нагревается до аустенитного состояния выше Accm, а затем медленно охлаждается и отжигается, Fe3CⅡ выпадает вдоль границы зерна в виде сетки, что увеличивает прочность, твердость и пластичность стали. При этом прочность значительно снижается, что создает скрытые опасности для окончательной термообработки.

Цель: измельчение зерен, равномерная структура, устранение внутренних напряжений, снижение твердости и улучшение обрабатываемости стали. Структура заэвтектоидной стали после полного отжига – F+P.

2. Изотермический отжиг

Для завершения отжига требуется много времени, особенно для легированных сталей, которые относительно устойчивы к переохлажденной аустенитизации. Если аустенитизированную сталь быстро охладить до температуры немного ниже изотермической температуры Ar1, А преобразуется в Р, а затем охлаждается на воздухе до комнатной температуры, что может значительно сократить время отжига. Этот метод отжига называется изотермическим отжигом.

Процесс: Нагрейте сталь до температуры выше Ac3 (или Ac1). После выдержки в течение подходящего периода его быстро охлаждают до определенной температуры в перлитной зоне и поддерживают изотермически для преобразования аустенита в перлит, а затем охлаждают на воздухе до комнатной температуры. Процесс термообработки.

Цель: Как и при полном отжиге, трансформацию легче контролировать.

Подходит для относительно стабильной стали: высокоуглеродистой стали, легированной инструментальной стали, высоколегированной стали. Изотермический отжиг также способствует получению однородной структуры и свойств. Но он не подходит для стальных деталей большого сечения и больших партий шихты, поскольку при изотермическом отжиге нелегко добиться достижения изотермической температуры внутренней части заготовки или партии заготовок.

3. Неполный отжиг.

Процесс: Сталь нагревают до Ac1~Ac3 (заэвтектоидная сталь) или Ac1~Accm (заэвтектоидная сталь), а затем медленно охлаждают для получения процесса термообработки, близкого к равновесной структуре.

В основном используется для заэвтектоидной стали для получения сферической перлитной структуры для устранения внутренних напряжений, снижения твердости и улучшения обрабатываемости. Сфероидизирующий отжиг представляет собой разновидность неполного отжига.

4. Сфероидизирующий отжиг.

Процесс термообработки сфероидальных карбидов стали с целью получения зернистого перлита.

Процесс: Нагрейте до температуры на 20–30 ℃ выше Ac1, время выдержки не должно быть слишком длинным, обычно 2–4 часа. Метод охлаждения обычно представляет собой охлаждение в печи или длительное изотермическое охлаждение при температуре примерно на 20 ℃ ниже Ar1.

В основном используется для эвтектоидной и заэвтектоидной стали, такой как углеродистая инструментальная сталь, легированная инструментальная сталь, подшипниковая сталь и т. д. После прокатки и ковки структура заэвтектоидной стали с воздушным охлаждением представляет собой пластинчатый перлит и сетчатый цементит. Эта структура твердая и хрупкая, ее не только трудно разрезать, но и легко деформировать и растрескивать в процессе последующей закалки. Сфероидизирующий отжиг позволяет получить сферический перлит. В сферическом перлите цементит представляет собой сферические мелкие частицы, диспергированные на ферритной матрице. По сравнению с чешуйчатым перлитом сферический перлит не только имеет меньшую твердость и удобен для резки, но также при закалке и нагреве зерна аустенита нелегко становятся крупными, а склонность к деформации и растрескиванию при охлаждении невелика. Если в заэвтектоидной стали имеется сетчатый цементит, его необходимо удалить в процессе нормализации перед сфероидизирующим отжигом, чтобы обеспечить нормальный сфероидизирующий отжиг.

Цель: снизить твердость, добиться однородности структуры, улучшить обрабатываемость и подготовить конструкцию к закалке. Существует множество методов сфероидизирующего отжига, в основном в том числе:

а) Процесс однократного сфероидизирующего отжига: нагрейте сталь до температуры на 20–30 ℃ выше Ac1, выдержите ее в течение необходимого времени, а затем медленно охладите в печи. Исходная структура до отжига должна представлять собой мелкочешуйчатый перлит, отсутствие цементитной сетки не допускается.

б) Процесс изотермического сфероидизирующего отжига: после нагрева и выдержки стали ее охлаждают до температуры немного ниже, чем Ar1, в изотермической печи (обычно на 10–30 ℃ ниже Ar1). После завершения изотермической обработки печь медленно охлаждают примерно до 500°C, а затем охлаждают на воздухе. Его преимущества заключаются в коротком цикле, равномерной сфероидизации и простоте контроля качества.

в) Процесс возвратно-поступательного сфероидизирующего отжига.

5. Диффузионный отжиг (гомогенизационный отжиг).

Процесс: процесс термообработки, при котором стальные слитки, отливки или кованые заготовки в течение длительного времени нагреваются до температуры немного ниже температуры солидуса, а затем медленно охлаждаются для устранения неравномерности химического состава.

Цель: Устранить сегрегацию дендритов и региональную сегрегацию при затвердевании слитка, гомогенизировать состав и структуру.

Температура нагрева при диффузионном отжиге очень высока, обычно на 100–200 ℃ выше Ac3 или Accm. Конкретная температура зависит от степени сегрегации и типа стали. Время выдержки обычно составляет 10-15 часов. После диффузионного отжига для уточнения структуры необходимы полный отжиг и нормализующая обработка. Используется в некоторых высококачественных легированных сталях, отливках из легированной стали и стальных слитках с серьезной сегрегацией.