Что такое отжиг: всё, что нужно знать

Отжиг — это процесс, применяемый для улучшения физических и химических свойств компонентов. У процесса отжига есть разные методы и виды.

Если вы хотите узнать, что такое отжиг и всё об этом процессе, читайте далее.

Что такое отжиг?

Отжиг — это процесс термической обработки, который повышает пластичность и прочность металлических компонентов. Он включает нагрев компонентов, который делает их более вязкими. Внутренние напряжения в компонентах также снимаются, и при охлаждении они становятся пластичными.

Как работает отжиг?

Процесс отжига работает по-разному, обеспечивая различные свойства; некоторые из них приведены ниже:

Обращение наклёпа

Отжиг применяется для обращения упрочнения материала, чтобы достичь пластичности. Он восстанавливает естественные свойства металлов и позволяет атомам мигрировать в поверхности металла.

Процесс помогает исправить структуру металла и при охлаждении восстанавливает фактические свойства, твёрдость и пластичность.

Снижение затвердевания сварного шва

Процесс отжига улучшает физические свойства компонента вокруг зоны сварки. В точке, где выполняется сварка, высокая температура становится достаточно высокой, что приводит к образованию осадка в компоненте и к хрупкости.

Благодаря отжигу зона термического влияния стабилизируется, а механические свойства в этой области восстанавливаются.

Повышение электропроводности

Отжиг повышает магнитные и электрические проводящие свойства металлического компонента. Процесс уменьшает дислокации в материале и восстанавливает кристаллическую решётку, что делает его более проводящим.

Снятие остаточных напряжений

Отжиг — это процесс, при котором из металлического компонента снимаются остаточные напряжения. Процесс отжига позволяет атомам мигрировать, и таким образом устраняются любые деформации.

Этапы отжига

У отжига есть разные этапы, некоторые из них рассмотрены ниже:

1. Этап возврата

Этап возврата — это этап, на котором повышается температура металла. На этом этапе атомы в кристаллической решётке получают энергию и начинают мигрировать. Это приводит к изменению положения атомов в металле, снятию напряжений и восстановлению пластичности.

2. Этап рекристаллизации

Этап рекристаллизации — это этап, на котором температура устанавливается ниже точки плавления, но на уровне, обеспечивающем рекристаллизацию. Он перестраивает кристаллическую структуру металла и способствует образованию новой зеренной структуры. Эта структура свободна от напряжений и возвращает материалу его исходные характеристики.

3. Этап роста зерна

Этап роста зерна — это этап образования новых зёрен, и размер зёрен зависит от условий охлаждения.

Контроль температуры при отжиге

Процесс отжига требует контроля температуры, поскольку она может влиять на кристаллическую структуру и её свойства. Некоторые аспекты, важные для контроля температуры в ходе процесса, приведены ниже:

• Измерение температуры выполняется с помощью термопар, и эти датчики преобразуют тепловую энергию в электронные сигналы. Система управления интерпретирует эти сигналы, обеспечивая точность показаний температуры.
• Скорость нагрева следует тщательно контролировать, чтобы предотвратить термический удар, который может повредить материал или вызвать трещины. Поэтому удельная теплоёмкость материала определяет скорость нагрева.
• После достижения температуры отжига материал выдерживается в течение определённого времени, что способствует диффузии атомов.
• Скорость охлаждения также важно анализировать, поскольку медленное охлаждение приводит к росту более крупных зёрен, что снижает прочность, а более высокая скорость охлаждения снижает пластичность.
• Продвинутые системы контроля температуры помогают управлять скоростями охлаждения и нагрева. Используя обратную связь от термопар, они могут регулировать подачу тепла и поддерживать заданную температуру.

Плюсы и минусы отжига

Преимущества и недостатки отжига:

Плюсы

• Восстанавливает свойства металла, особенно его пластичность.
• Снимает все внутренние напряжения в металлической детали.
• Улучшает обрабатываемость металла.
• Процесс отжига упорядочивает кристаллическую решётку металла и улучшает его магнитные свойства и электропроводность.
• Отжиг контролирует зеренную структуру металла, а его физические свойства улучшаются.

Минусы

• Процесс может занимать много времени в зависимости от типа материала, который подвергается отжигу. Он требует контролируемого нагрева и охлаждения, что делает метод длительным.
• Стоимость отжига высока, поскольку затраты на оборудование и оплату труда складываются в общую сумму расходов.

Виды отжига

Существуют различные виды отжига, и у каждого из них свои процессы; некоторые из них приведены ниже:

Отжиг для снятия напряжений

Отжиг для снятия напряжений помогает уменьшить напряжения в сварных деталях или деталях, изготовленных холодной штамповкой. Металл нагревают при низкой температуре, выдерживают при той же температуре и оставляют для медленного охлаждения. Это снимает напряжения, не изменяя кристаллическую структуру металла.

Изотермический отжиг

При изотермическом отжиге металл нагревают выше его критической температуры и выдерживают при температуре ниже верхней критической точки. Деталь оставляют при температуре охлаждения до достижения требуемого превращения, что помогает сократить время отжига.

Диффузионный отжиг

Диффузионный отжиг восстанавливает однородность химического состава сплава и выполняется путём устранения ликвации, возникающей в процессе литья. Чаще всего применяется для стали с целью получения нужного зерна.

Неполный отжиг

Неполный отжиг выбирают для заэвтектоидной стали. Сталь нагревают до верхней базовой температуры и затем оставляют для медленного охлаждения. Это помогает получить сферический перлит и улучшает обрабатываемость.

Полный отжиг

Полный отжиг выполняется, когда деталь нагревают выше её верхней критической температуры и оставляют для медленного охлаждения. Это помогает достичь требуемой микроструктуры.

Сфероидизирующий отжиг

Сфероидизирующий отжиг направлен на получение сфероидальной структуры сплава. Он улучшает обрабатываемость детали, а металл нагревают ниже нижней критической точки и выдерживают при ней более длительное время.

Рекристаллизационный отжиг

Рекристаллизационный отжиг создаёт новые зёрна, не деформированные в данной структуре сплава. Его чаще всего выбирают для холоднодеформированных стальных деталей, чтобы достичь пластичности.

Когда требуется отжиг и почему он важен?

Отжиг устраняет последствия наклёпа, который может возникать в процессе волочения, гибки и холодной штамповки. Если материал очень твёрдый, дальнейшая обработка невозможна, так как это может привести к образованию трещин.

Когда материал нагревают до температуры рекристаллизации, он становится более пластичным, что также снижает напряжения в материале.

Сравнение отжига с другими процессами термической обработки

В разделе ниже показаны различия между отжигом и другими процессами термической обработки.

Отжиг и отпуск

Отпуск — это процесс, который выполняется после закалки, чтобы снизить хрупкость металла. Он помогает сбалансировать вязкость и твёрдость металла. Металл нагревают до температуры ниже критической точки, а затем охлаждают.

Отжиг, в свою очередь, изменяет физические и химические свойства материалов и повышает пластичность.

Отжиг и нормализация

Нормализация — это процесс термической обработки, который заключается в нагреве материала до заданной температуры и последующем охлаждении. Он может сделать детали прочными и вязкими.

Отжиг имеет более высокую скорость охлаждения по сравнению с нормализацией и создаёт улучшенную микроструктуру детали.

Заключение

Приведённое выше руководство, должно быть, предоставило вам всю необходимую информацию о процессе отжига. Если вы хотите, чтобы ваши детали прошли отжиг с высококачественной обработкой, вы можете связаться с нами по адресу DEK. За процессом следит обученная команда с большим опытом.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли применять отжиг к сплавам?

Сплавы можно отжигать полным или частичным методом.

Какие материалы можно отжигать?

Отжигу подвергают различные материалы: чугун, латунь, сталь, медь и даже алюминий.

Кто открыл отжиг?

Отжиг был открыт примерно в XII веке в Средние века.

Сколько времени занимает отжиг?

Процесс отжига комплексный и занимает около двух дней.