Виды отжига: полный, сфероидизирующий, рекристаллизационный и отжиг для снятия напряжений

Одно слово — несколько видов обработки

Отжиг — это семейство видов обработки, при которых сталь нагревают и медленно охлаждают или выдерживают при умеренной температуре, чтобы сделать структуру мягче, однороднее или менее напряжённой. Правильный представитель этого семейства зависит от того, какую задачу вы решаете.

Полный отжиг

Сталь нагревают выше её верхней критической температуры, выдерживают для обеспечения однородности, затем очень медленно охлаждают в печи. В результате получается грубая ферритно-перлитная структура: низкая твёрдость, хорошая пластичность и чистая основа перед дальнейшей обработкой или закалкой.

• Цель: смягчение после ковки или литья, исправление перегретой структуры, подготовка к механической обработке.
• Типичные пользователи: среднеуглеродистые и легированные стали в состоянии после ковки.

Сфероидизирующий отжиг

При выдержке в течение многих часов чуть ниже нижней критической температуры (или с циклированием вокруг неё) эта обработка заставляет карбиды в высокоуглеродистой стали собираться в сфероиды в мягкой ферритной матрице вместо острых пластин.

• Цель: самое мягкое, наиболее обрабатываемое резанием состояние для высокоуглеродистых и инструментальных сталей; также улучшает поведение при холодной штамповке и подготавливает однородную структуру для последующей закалки.
• Типичные пользователи: подшипниковая сталь (52100 / 100Cr6), инструментальные стали, высокоуглеродистая катанка.

Рекристаллизационный отжиг

Подкритическая обработка — нагрев ниже Ac1, обычно в области 550–700 °C — применяемая между операциями холодной обработки. Она не меняет фазовую структуру; она рекристаллизует деформированный феррит и восстанавливает пластичность, чтобы можно было продолжать холодное волочение или прокатку.

• Цель: восстановить формуемость низкоуглеродистой стали при холодном обжатии.
• Типичные пользователи: производители проволоки, труб и полосы.

Отжиг для снятия напряжений

Представитель семейства с самой низкой температурой: нагрев примерно до 550–650 °C для сталей (ниже любых структурных изменений), выдержка, медленное охлаждение. Зафиксированные напряжения от сварки, механической обработки или холодной обработки снимаются за счёт локальной текучести и ползучести.

• Цель: стабильность размеров и снижение риска деформации без смягчения стали.
• Примечание: отжиг для снятия напряжений не заменяет термическую обработку после сварки там, где нормативный документ требует её проведения.

Выбор между ними

Обработка	Температурная область	Основной эффект
Полный отжиг	Выше Ac3, охлаждение в печи	Мягкая, однородная ферритно-перлитная структура
Сфероидизирующий	Чуть ниже / вокруг Ac1, длительная выдержка	Самая мягкая структура для высокоуглеродистых сталей
Рекристаллизационный отжиг	Ниже Ac1	Восстанавливает пластичность после холодной обработки
Снятие напряжений	Ниже Ac1, нижний диапазон	Снимает только остаточные напряжения

Если на чертеже просто указано «отжиг», спросите, какой именно, — твёрдость, обрабатываемость резанием и реакция на последующую термообработку существенно различаются.

Как состояние указывают и проверяют

Стандарты на материалы прямо называют состояние поставки — отожжённые состояния в европейских обозначениях указываются как «+A», а сфероидизированные варианты для подшипниковых и инструментальных сталей выделяются отдельно. Проверка проводится по твёрдости: каждый стандарт связывает отожжённое состояние с максимальной твёрдостью по Бринеллю, потому что твёрдость — это практическая гарантия того, что структура действительно является той мягкой структурой, которая предполагалась. Партия, поступившая с твёрдостью выше указанного максимума, будет плохо обрабатываться резанием и непредсказуемо закаливаться, что бы ни говорила маркировка состояния в сертификате. И наоборот, переотжиг высокоуглеродистых сталей растрачивает время печи и может огрубить структуру, которую унаследует окончательный цикл закалки, — отжиг — это контролируемая обработка с заданной целью, а не просто «как можно мягче».