Технология термической обработки 5 Отжиг и нормализация

Нормализацией называется вид термообработки, заключающийся в 
нагреве стали выше критических точек A
c3
или А
ст
, выдержке при 
температуре нагрева и в последующем охлаждении на воздухе. 
Таким образом, нормализация отличается от отжига более высокой 
скоростью охлаждения: при отжига вместе с печью, а при нормализации - 
несколько быстрее - на воздухе. 
В результате нормализации получается более мелкозернистая феррито-
цементитная структура – сорбит закалки. Сорбит закалки имеет прочность и 
твердость на 10-15% выше, чем у отожженой стали. 
Очень часто детали неответственного назначения или слабо нагру-
женные детали подвергаются нормализации, которая для них является 
окончательной термообработкой. 
3.6 Закалка и отпуск стали 
 
Закалкой называется вид термообработки, состоящий в нагреве выше 
критической точки A
c3 
или A
cт
, выдержки при температуре нагрева и 
последующего охлаждение со скоростью выше критической. 
Целью закалки является обеспечение высокой твердости материала. В 
результате закалки получается структура мартенсит. 
В зависимости от температуры нагрева закалка, так же как и 
перекристаллизационный отжиг, может быть полной или неполной. При 
полной закалке сталь нагревается выше точек A
c 
или А
ст
, при неполной – 
выше точки
1
c
А
, но ниже точек A
c3
или А
ст
. 
Доэвтектоидные стали подвергаются полной закалке. В этом случае 
нагрев стали выше точки Ac
3 
приведет к образованию единственной 
структуры аустенита и последующее охлаждение дает возможность получить 
только структуру мартенсита. Закаленная сталь будет твердой. 
Если же доэвтектоидной стали дать неполную закалку, то после 
нагрева выше точки 
1
c
А
, структура стали будет состоять из аустенита и 
феррита. При последующем охлаждении аустенит превратится в мартенсит, а 
феррит (мягкая составляющая) сохранится. Высокая твердость получена не 
будет. 
Заэвтектоидную сталь подвергают неполной закалке. При нагреве 
выше точки 
1
c
А
(но ниже А
ст
) в структуре стали наряду с аустенитом 
сохранится часть вторичного цементита. При последующем охлаждении 
аустенит превратится в мартенсит, а цементит останется в структуре. Но 
поскольку цементит обладает высокой твердостью, сталь, имеющая такую 
структуру, будет достаточно твердой и износостойкой. 

---

Полная закалка заэвтектоидных сталей опасна и не нужна, так как она 
не повышает твердости, а, наоборот, твердость даже несколько падает 
вследствие растворения избыточного цементита и увеличения количества 
остаточного аустенита. При нагреве выше точки А
ст
растет зерно аустенита, 
увеличивается 
возможность 
возникновения 
больших 
закалочных 
напряжений, происходит выгорание углерода на поверхности стали. 
Таким образом, доэвтектоидная сталь при закалке нагревается на 30-50
о
выше точки Ac
3
, а заэвтектоидная - 30-50
о
выше точки
1
c
А
(рис.3.1). 
Охлаждение при закалке 
Скорость охлаждения при закалке оказывает решающее влияние на 
получение структуры и свойств. Режим охлаждения должен обеспечить 
получение структуры мартенсита и исключить возникновение больших 
остаточных напряжений. 
Для углеродистых сталей быстрое охлаждение нужно только в области 
наименьшей устойчивости переохлажденного аустенита (600-650
о
С), чтобы 
избежать распада аустенита на смесь феррита и цементита. В области 
мартенситного превращения (300-200°С) быстрое охлаждение нежелательно, 
так как при этом могут появиться большие внутренние напряжения 
(мартенсит имеет больший объем, чем аустенит). Эти напряжения и 
являются причиной коробления закаленных деталей и появления трещин. 
Исходя из сказанного, скорость охлаждения при закалке должна быть 
переменной: высокой в зоне наименьшей устойчивости аустенита и 
невысокой в области мартенситного превращения. 
Скорость охлаждения при закалке зависит от вида и температуры 
охлаждающей среды. 
Наиболее распространенными охлаждающими закалочными средами 
являются вода, масло и водные растворы солей и щелочей. 
Вода является самой дешевой и энергичной охлаждающей средой 
(особенно холодная). Однако она быстро охлаждается как в зоне перлитного 
превращения, так и в области мартенситного превращения аустенита. Первое 
является достоинством охладителя, предотвращающим распад аустенита на 
феррито – цементитную смесь в зоне малой устойчивости аустенита. Но 
второе оказывается недостатком, приводящим к появлению трещин и 
коробления детали.