Файл: Новиков, И. И. Теория термической обработки металлов учебник.pdf

■ничивания лежит 'в плоскости прокатки вдоль и поперек катаной по­ лосы. Кубическую текстуру в трансформаторной стали получают в лентах толщиной около 0,04 мм, т. е. на порядок более тонких, чем при получении ребровой текстуры. Кубическая текстура возникает при вторичной рекристаллизации: в матрице, стабилизированной «эффектом толщины» (см. § 9), предпочтительно растут зерна, ко­ торые выходят на поверхность проката гранями 1100J, имеющими

(в присутствии кислорода в атмосфере печи) наименьшую поверх­ ностную энергию.

Режимы обработки для стабильного получения в больших про­ мышленных масштабах кубической текстуры в трансформаторной стали изучены еще недостаточно и находятся в стадии интенсив­ ных исследований.

§15. ВЫБОР РЕЖИМОВ ДОРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИОННОГО

ИРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИОННОГО ОТЖИГА

тер и полноту структурных изменений при отжиге, а также свойст­ ва металла и сплава после отжига. В отдельных случаях, которые будут рассмотрены ниже, важную роль играют также скорость нагрева до температуры отжига и скорость охлаждения с этой температуры.

Режим отжига каждого металла и сплава назначают с учетом требований к его структуре и свойствам, особенностей поведения при отжиге и исходного деформированного состояния. Правильно выбрать температуру и время отжига помогают диаграммы типа тех, что представлены на рис. 47—53.

1. Дорекристаллизационный отжиг

Дорекристаллизационный отжиг бывает смягчающим и упроч­

няющим.

Дорекристаллизационный смягчающий отжиг используют для повышения пластичности при частичном сохранении деформацион­ ного упрочнения. Его применяют, когда необязательно или неже­ лательно полное смягчение, достигаемое рекристаллизационным отжигом. Смягчающий дорекристаллизационный отжиг чаще все­ го служит окончательной операцией, придающей изделию требуе­ мое сочетание прочности и пластичности. Реже его используют как промежуточный процесс между операциями обработки давлением для частичного снятия наклепа. Алюминиевые листы марок АД, АД1 и др. в большом количестве выпускают после дорекристаллизационного смягчающего отжига при 150—300°С (температура отжига зависит от содержания примесей в алюминии, влияющих

на t р ). Дорекристаллизационный смягчающий отжиг широко при­ меняют к магналиям, чтобы обеспечить последующие операции гибки, отбортовки и др. Так, например, у нагартованных листов из сплава АМг2 ав= 3 0 кгс/мм12 и 6= 7%, а у отожженных при 160—

106

ливает разупрочнение при дорекристаллизационном отжиге. Такой отжиг сплавов АМг1 и АМг2 при 150—180°С обеспечивает сочета* ние повышенной (по сравнению с рекристаллизованным состояни* ем) прочности и пластичности, достаточной для проведения после* дующих операций, включающих пластическую деформацию. Так как листы из алюминия и магналиев составляют большую часть листовой продукции, выпускаемой заводами по обработке легких сплавов, понятно, насколько широко и эффективно используется дорекристалл.изационный смягчающий отжиг.

Для тугоплавких металлов VIA группы (Мо и W) дорекристаллизационный отжиг — единственный способ смягчения после обработки давлением, так как при рекристаллизации они сильно охрупчиваются. Дорекристаллизационный отжиг этих металлов и спла­ вов на их основе не только помогает частично снимать деформаци­ онное упрочнение, но и снижает температуру перехода из пластич­ ного состояния в хрупкое (см. рис. 55).

Дорекристаллизационный отжиг часто наряду с повышением пластичности преследует цель уменьшить остаточные нaпpяжeнияt стабилизировать свойства и повысить стойкость против коррозии.

Для выбора режима дорекристаллизационного отжига необхо­ димо знать t* (при данной степени деформации). Чем ближе тем­

пература отжига к t р, тем полнее снимается наклеп.

Дорекристаллизационный упрочняющий отжиг применяют для повышения упругих свойств пружин и мембран. Оптимальную тем­ пературу его (см. § 13) подбирают опытным путем.

При дорекристаллизационном отжиге холоднодеформированных медных сплавов (алюминиевых и хромовых бронз, меднонике­ левых сплавов) можно встретиться с «огневой» хрупкостью из-за образования пор по границам зерен. Поры возникают при отжиге под действием остаточных напряжений и по аналогии с порами, образующимися при ползучести, растут вследствие конденсаций вакансий. Для борьбы с огневой хрупкостью продолжительность отжига в соответствующем критическом температурном интервале должна быть минимальной.

2. Рекристаллизационный отжиг

Рекристаллизационный отжиг подразделяют на полный, непол­ ный и текстурирующий.

Полный рекристаллизационный отжиг, обычно называемый просто рекристаллизационным, — одна из наиболее широко приме­ няемых операций термообработки.

Рекристаллизационный отжиг используют в промышленности

10?

мирования (для снятия наклепа) и как окончательную (выход­ ную) термическую обработку (для придания полуфабрикату или изделию необходимых свойств). Рекристаллизационный отжиг ста­ лей, цветных металлов и сплавов применяют после холодной про­ катки листов, лент и фольги, холодного волочения труб, прутков и проволоки, холодной штамповки и других видов холодной, а также теплой обработки давлением (при теплой обработке давлением ме­ талл значительно наклепывается, хотя и слабее, чем при холод­ ной).

Вотдельных случаях рекристаллизационный отжиг следует за горячей обработкой давлением. Например, горячекатаные рулоны из некоторых алюминиевых сплавов перед холодной прокаткой от­ жигают для снятия остатков наклепа, так как в конце горячей прокатки, когда лист был захоложен до температур 280—330°С, медленная рекристаллизация не успела полностью пройти и снять наклеп.

Впроизводстве полуфабрикатов и изделий из цветных металлов

исплавов рекристаллизационный отжиг как самостоятельная операция термообработки распространен гораздо шире, чем в тех­ нологии призводства стали. Объясняется это тем, что по сравне­ нию со сталями холодной обработке давлением подвергают не­ сравненно большую долю цветных металлов и сплавов.

Температура полного рекристаллизационного отжига должна

быть выше tp. Если металл или сплав имеет критические точки в твердом состоянии, то температура чисто рекристаллизационного отжига должна находиться ниже критической точки, например точки Ас\ в стали или температуры полиморфного превращения в титановых сплавах. При нагреве выше температуры а + р — ^ -п е ­ рехода в титановых сплавах вырастает очень крупное зерно.

Ниже приведены примерные температуры полного рекристал­ лизационного отжига разных материалов, °С:

Время выдержки обычно составляет 10—60 мин.

При выборе времени выдержки иногда приходится учитывать побочные процессы. Так, основным процессом при отжиге холоднодеформированных сталей ниже точки Ас\ является рекристаллиза­ ция феррита. Но, кроме нее, может идти сфероидизация цементи­ та. Время, необходимое для полной рекристаллизации, не превы­ шает 60 мин, а если требуется перевести цементит в зернистую форму, время выдержки доходит до нескольких часов (зернистая

.108

форма цементита наиболее благоприятна для последующего хо­ лодного деформирования).

Оптимальный режим отжига можно выбрать по графикам тем­ пературной зависимости свойств (см.рис. 52 и 53). Так, для восста­ новления пластичности меди можно рекомендовать часовой отжиг при 500—700°С (см. рис. 53). Верхняя температурная граница от­ жига выбрана ниже температуры перегрева (~800°С), а нижняя—

с некоторым превышением tp (~ 400°С), так как при определенной «геометрической» степени деформации изделия отдельные его участки деформированы неравномерно. В участках с меньшей сте­ пенью деформации рекристаллизация заканчивается при более вы­ соких температурах.

При выборе режима отжига можно использовать диаграммы рекристаллизации (типа рис. 46), избегая получения очень круп­ ного зерна и разнозернистости. При этом следует хорошо пред­ ставлять себе те ограничения, которые связаны с использованием диаграмм рекристаллизации.

Только по механическим свойствам не всегда можно судить о качестве отожженного материала. Другим показателем в отдель­ ных случаях служит размер рекристаллизованного зерна. Так, на­ пример, крупнозернистость является причиной появления апельси­ новой корки — характерной шероховатости на поверхности изде­ лий после глубокой вытяжки, растяжки и т. п.

В крупнозернистом материале неоднородность пластической де­ формации разных зерен и внутри одного зерна выражена особенно сильно. Так, в пределах одного крупнозернистого алюминиевого образца относительное удлинение разных зерен может различать­ ся в 10 раз. Неоднородность деформации крупных зерен на сво­ бодной поверхности изделия и проявляется в виде апельсиновой корки. При мелком зерне такой шероховатости не видно.

Разнозернистость обусловливает при глубокой вытяжке сильно неоднородную деформацию и может привести к разрывам.

В листах и лентах однофазных медных сплавов, предназначен­ ных для глубокой штамповки, размер зерна не должен превышать 0,05 мм. Для контроля размера зерна а-латуней и бронз в завод­ ских условиях пользуются эталонами структур.

Кроме требований к уровню свойств и размеру зерна, при вы­ боре режима отжига в ряде случаев следует учитывать требование к допустимой степени анизотропии свойств, связанной с текстурой рекристаллизации (см. о фестонистости в § 14).

Скорость нагрева до температуры отжига чаще всего не имеет значения. Но в отдельных случаях необходим ускоренный нагрев. Так, при медленном нагреве до температуры отжига холоднодеформированных полуфабрикатов из алюминиевого сплава марки АМц вырастают очень крупные зерна, обусловливающие шерохо­ ватость поверхности после правки и снижающие относительное уд­ линение. Крупные зерна вырастают из-за того, что в случае мед­ ленного нагрева первичная рекристаллизация начинается при сра­ внительно низких температурах и идет из малого числа центров.

109