Сфероидизирующий отжиг

К заэвтектоидным углеродистым сталям широко применяют отжиг с нагревом до 740—780 °С и последующим медленным охлаждением. После такого нагрева в аустените остаётся большое число нерастворившихся включений цементита, которые служат центрами кристаллизации во время распада аустенита при охлаждении. B результате образуется структура зернистого перлита (сферодита), почему этот отжиг и называют сфероидизирующим отжигом. Мелкие частицы цементита при температуре отжига в интервале А₁—Аст получаются в результате деления цементитных пластин^[2].

В ходе сфероидизирующего отжига охлаждение после нагрева несколько выше Ас1 до температур несколько ниже Ас1 позволяет получить зернистую форму перлита вместо пластинчатой. Частицы цементита, не растворившегося при нагреве, и микрообъёмы с повышенной концентрацией углерода в аустените из-за недостаточно полной его гомогенизации служат центрами кристаллизации для цементита, выделяющегося при последующем охлаждении ниже точки А₁ и принимающего в этом случае зернистую форму.

В результате нагрева значительно выше точки Ас1 и растворения большей части цементита и более полной гомогенизации аустенита последующее выделение его ниже точки Ас1 происходит в пластинчатой форме. Если избыточный цементит находился в виде сетки, что является дефектом, то перед этим отжигом предварительно нужно провести нормализацию с нагревом выше Аст для растворения сетки из вторичного цементита с последующим охлаждением на воздухе или в воздушной струе для предупреждения выделения этого цементита по границам аустенита.

Сталь с зернистым перлитом имеет более низкие значения твёрдости временного сопротивления и, соответственно, более высокие относительного удлинения и сужения. После отжига на зернистый перлит эвтектоидные и заэвтектоидные стали обладают хорошей обрабатываемостью резанием — возможно применение больших скоростей резания и достигается высокая чистота поверхности. Кроме того, такая структура при последующей закалке стали обеспечивает мелкое зерно, расширяет интервал закалочных температур и уменьшает склонность к образованию трещин^[3].

Стали, близкие к эвтектоидному составу, имеют узкий интервал температур нагрева (750—760 °С) для отжига на зернистый цементит, для заэвтектоидных углеродистых сталей интервал расширяется до 770—790 °С. Легированные заэвтектоидные стали для получения зернистых карбидов можно нагревать до более высоких температур и в более широком интервале (770—820 °С). Например, для сталей У9А и У10А границы этого интервала 740—750 °С, в то время как для сталей У11 А, У12А и У13А они находятся в пределах 750—780 °С. Охлаждение при сфероидизации медленное. Оно должно обеспечить распад аустенита на феррито-карбидную структуру, сфероидизацию и коагуляцию образовавшихся карбидов, при охлаждении до 620—680 °С^[2][3][4].

Для режима сфероидизирующего отжига заэвтектоидных сталей характерен узкий температурный «интервал отжигаемости». Нижняя его граница должна находиться немного выше точки А₁, чтобы образовалось большое число центров выделения карбида при последующем охлаждении. Верхняя граница не должна быть слишком высокой, так как иначе из-за растворения в аустените центров карбидного выделения при охлаждении образуется пластинчатый перлит. Так как точки Аст и А₁ сходятся при эвтектоидной концентрации, то у сталей, близких к эвтектоидному составу, «интервал отжигаемости» особенно узок^[2].

Сфероидизирующему отжигу подвергают углеродистые и легированные инструментальные и шарикоподшипниковые стали^[2].

Отжигу на зернистый перлит подвергают также тонкие листы и прутки из низко- и среднеуглеродистой стали перед холодной штамповкой или волочением для повышения пластичности. Поковки шарикоподшипниковой стали также отжигают на зернистый перлит^[3].