Відпал: м’якення для поліпшення оброблюваності
Оголення - це процес теплової обробки, призначений для пом'якшення круглих штанг, зняття внутрішніх напружень та уточнення структури зерна, тим самим покращуючи їх обробку і форму. Круглий штангу нагрівають до певної температури (як правило, 800900 °C для вуглецевої сталі), тривають досить довго, щоб досягти повного аустенітизації, а потім повільно охолоджують в печі. Це повільне охолодження призводить до грубої перлистої або ферритно-перлістої мікроструктури, тим самим зменшуючи твердість і покращуючи гнучкість. Згортані круглі штанги легше різати, буріння і формування, що робить їх ідеальними для складних обробки або холодної формованості, де надмірна твердість може призвести до зносу інструменту або тріщин матеріалу. Ця обробка також використовується для усунення ефектів попередньої холодної обробки та гомогенування мікроструктури матеріалу в рамках підготовки до подальшої теплової обробки.
Нормалізація: уточнення зернової структури для однорідних властивостей
Процес нормалізації включає нагрівання круглих прутків до температури вище верхньої критичної точки (зазвичай 850–950 °C), витримку при цій температурі протягом достатнього часу та подальше охолодження на повітрі. Цей процес забезпечує утворення однорідної, дрібнозернистої перлітичної структури, яка забезпечує кращий баланс міцності й ударної в’язкості порівняно з станом після прокатки. Нормалізація усуває грубозернисті структури та внутрішні напруження, що можуть виникнути під час кування або прокатки, і таким чином покращує ударну в’язкість та забезпечує більш однорідні механічні властивості по всьому поперечному перерізу круглого прутка. Нормалізовані круглі прутки зазвичай використовують для виготовлення конструктивних елементів, зубчастих коліс та валів, які вимагають помірної міцності й доброї оброблюваності різанням. Для багатьох вуглецевих і низьколегованих сталей нормалізація є остаточним процесом термічної обробки, що задовольняє встановлені вимоги до механічних властивостей без необхідності загартування й відпускання.
Закалка: досягнення максимальної твердості
Закалка — це швидке охолодження круглих прутків із температури аустенітизації для перетворення їх мікроструктури на тверду мартенситну. Залежно від марки сталі, круглі прутки нагрівають до 800–950 °C, а потім швидко охолоджують у закалочному середовищі, наприклад у воді, маслі або полімерному розчині. Закалка у воді забезпечує найшвидший темп охолодження й дає найвищу твердість, проте збільшує ризик деформації та утворення тріщин, особливо для круглих прутків складного поперечного перерізу.
Відпускання: поєднання твердості та в’язкості
Відпуск є обов’язковим процесом, що виконується після загартування, і призначений для зменшення крихкості, зняття внутрішніх напружень та досягнення бажаного поєднання твердості й ударної в’язкості. Загартований круглий пруток повторно нагрівають до температури в межах від 150 °C до 650 °C, витримують протягом певного часу, а потім охолоджують у спокої на повітрі. Відпуск при низьких температурах (150–300 °C) трохи знижує твердість, зберігаючи високу стійкість до зносу, і формує відпущений мартенситний мікроструктурний стан, що робить його ідеальним для різального інструменту та штампів. Відпуск при середніх температурах (350–500 °C) забезпечує оптимальне співвідношення міцності, ударної в’язкості та пружності й підходить для виготовлення пружин та важконавантажених валів. Відпуск при високих температурах (500–650 °C) формує сорбітну мікроструктуру з високою ударною в’язкістю та пластичністю, а також з доброю границею текучості й межею міцності на розтяг, що робить його ідеальним варіантом для колінчастих валів, шатунів та конструктивних елементів, які піддаються ударним навантаженням. Цей стан загартування й відпуску (Q&T) є найпоширенішим процесом термічної обробки круглих прутків із легованої сталі, що вимагають підвищених механічних властивостей.
