Глава 5.2 / 5.2.6. Дефекты отжига и нормализации
Дефекты отжига и нормализации. Дефекты возникают вследствие нарушения режимов нагрева (перегрев или недогрев, нарушение времени выдержки, нагрев в неподходящей атмосфере), а также ускоренного нагрева и охлаждения.
При слишком быстром нагреве происходит тепловое расширение только наружных слоев, поэтому в середине изделия возникают растягивающие напряжения, которые могут вызывать образование трещин. Это наиболее опасно для крупных заготовок. Вероятность возникновения трещин возрастает при нагреве сталей с плохой теплопроводностью и высоким температурным коэффициентом линейного расширения. Это стали, в состав которых входит большое количество легирующих элементов (например, коррозионно-стойкие хромоникелевые стали).
При слишком высоких температурах отжига и чрезмерно длительных выдержках происходит образование крупнозернистой структуры, называемой структурой перегрева. Перегрев характеризуется крупнокристаллическим блестящим изломом. Он может быть устранен отжигом с перекристаллизацией, нормализацией или улучшением (закалкой с высокотемпературным отпуском).
При весьма значительном превышении температуры сверх оптимальной возникает пережог. При пережоге происходит не только очень сильный рост зерна, но и оплавление металла по границам зерен. Пережог — неисправимый брак, который невозможно устранить термической обработкой.
Качество поверхности металла определяется атмосферой нагрева. Обычная печная атмосфера, как правило, окислительная из-за наличия окислительных газов (кислорода, водяного пара, углекислого газа и др.). Такая атмосфера вызывает окалинообразование и обезуглероживание. Наличие углеродсодержащих газов — оксида углерода, углеводородов — напротив, вызывает науглероживание поверхности.
Обезуглероживание связано с тем, что углерод окисляется (реагирует с кислородом) раньше, чем железо. Если скорость окисления больше скорости диффузии притекающего изнутри углерода, то происходит окалинообразование, так как в этом случае кислород окисляет и углерод, и железо.
С целью защиты изделия от обезуглероживания и окалинообразования применяют печи с защитной атмосферой или вакуумные, а при их отсутствии нагрев следует проводить в герметизированных, например с помощью глины, контейнерах (ящиках или трубах) с засыпкой древесным углем или чугунной стружкой.