Отжиг и обжиг отличие: В чем разница в термообработки между закалкой и обжигом?

В чем разница в термообработки между закалкой и обжигом?

Что вы узнаете:

В ЧЕМ РАЗНИЦА В ТЕРМООБРАБОТКИ МЕЖДУ ЗАКАЛКОЙ И ОТЖИГОМ?

Закалка и отжиг сталей — это процессы термической обработки, которые изменяют физические и химические свойства металлов, чтобы подготовить их к производству. Разница между двумя процессами связана с температурой и скоростью охлаждения, при этом отпуск происходит при более низких температурах, но с более быстрым временем охлаждения.

Обе термические обработки используются для обработки стали, хотя при отжиге сталь становится более мягкой, с которой легче работать, а при отпуске получается менее хрупкая версия, которая широко используется в строительстве и промышленности.

Чтобы понять разницу между процессами, важно сначала понять преимущества нагрева стали как метода обработки металла.

Что такое термообработка?

Термическая обработка используется для изменения физических и механических свойств металлов без изменения их формы. Нагревание металла увеличивает желаемые характеристики, позволяя продолжить обработку.

К распространенным причинам термической обработки относятся:

• Повышенная пластичность
• Повышенная эластичность
• Улучшенная формуемость
• Повышенная твердость
• Улучшенная обработка
• Повышенная сила
• Повышенная прочность

Воздействие на термически обработанные металлы определяется тремя факторами:

• Конкретная температура, до которой нагревается металл
• Продолжительность выдержки металла при этой температуре
• Используемый процесс охлаждения

Эффективная термообработка требует, чтобы все три фактора контролировались независимо от типа обрабатываемого металла и желаемых результатов.

Что такое процесс закалки?

Закалка — это процесс, при котором металл точно нагревается до температуры ниже критической, часто на воздухе, в вакууме или в инертной атмосфере.  Точная температура зависит от степени твердости, которую необходимо уменьшить. Высокие температуры уменьшат твердость и увеличат эластичность и пластичность, но могут вызвать снижение текучести и прочности на разрыв. Более низкие температуры сохранят большую часть твердости, но уменьшат хрупкость.

Закалка требует постепенного нагрева металла для предотвращения растрескивания. После достижения желаемой температуры она поддерживается в течение фиксированного периода времени. Приблизительный ориентир для этого предлагает один час на дюйм толщины, хотя это зависит от типа обрабатываемого металла. Нагрев снимает внутренние напряжения в металле, после чего металл быстро остывает на воздухе.

Визуальная оценка закалки

Можно получить визуальное представление о влиянии отпуска на сталь, оценивая цвета, которые появляются на поверхности закаленной стали. Цвета варьируются от светло-желтого до различных оттенков синего в зависимости от таких факторов, как контакт с углеродом.  Это позволяет оценить окончательные свойства стали.

Темперирующие приложения

Как упоминалось выше, отпуск используется для повышения ударной вязкости сплавов железа, включая сталь. Отпуск обычно проводят после закалки, чтобы уменьшить излишнюю твердость, так как сталь без закалки очень твердая, но слишком хрупкая для большинства промышленных применений.

Отпуск может изменить пластичность, твердость, прочность, структурную стабильность и ударную вязкость.

Что такое процесс отжига?

Отжиг включает нагрев металла до заданной температуры перед охлаждением материала с медленной и контролируемой скоростью. Металл помещается в печь, достаточно большую, чтобы позволить воздуху циркулировать вокруг заготовки.

Металл нагревается до температуры, при которой может происходить перекристаллизация. Это вызывает необходимость ремонта любых дефектов, вызванных деформацией или работами. После того, как металл выдерживается при необходимой температуре в течение фиксированного периода времени, он очень медленно охлаждается до комнатной температуры.  Низкие скорости охлаждения обеспечивают максимальную мягкость и улучшенную микроструктуру. Это можно сделать, просто выключив духовку и оставив металл внутри остыть естественным образом, или погрузив нагретый материал в песок, золу или другое вещество с низкой теплопроводностью.

Отжиг можно разбить на три этапа; восстановление, рекристаллизация и рост зерна, а именно:

Восстановление

Стадия восстановления — это когда металл нагревается так, что внутренние структуры материала расслабляются.

Перекристаллизация

По мере увеличения тепла металл достигает температуры, при которой происходит рекристаллизация, позволяя новым зернам развиваться во внутренней структуре металла без образования напряжений. Температура для этого должна быть выше температуры рекристаллизации металла, но ниже температуры плавления. 

Рост зерна

Контролируемая скорость охлаждения способствует развитию зерен, образовавшихся во время рекристаллизации, что дает более пластичный и менее твердый материал.

Применения для отжига сталей

Отжиг в основном используется для снижения твердости / увеличения мягкости металла, однако его также можно использовать для увеличения электропроводности. Этот процесс позволяет металлу достаточно размягчиться для холодной обработки, улучшить обрабатываемость и восстановить пластичность.

Это важно для нескольких применений, так как холодная обработка без отжига может вызвать растрескивание. В процессе отжига снимаются механические напряжения, возникающие при механической обработке или шлифовании, что позволяет обрабатывать металл дальше.

Этот процесс обычно используется для стали, но также может применяться для металлов, включая алюминий, латунь и медь.

Различия между закаленной и отожженной сталью

Хотя оба процесса представляют собой термическую обработку, они следуют разным правилам для получения разных результатов для разных целей. 

Закаленная сталь используется там, где первостепенное значение имеют прочность, ударная вязкость и эластичность.  Сюда входят крупномасштабные строительные работы, промышленное оборудование и автомобильные трансмиссии. Закалка делает эти применения возможными и снижает любую связанную с ними опасность.

В результате отжига получаются более мягкие металлы, которые можно использовать для изделий, которым не требуется выдерживать значительные нагрузки. Сюда входят многие предметы домашнего обихода и другие повседневные товары.

Термообработка: закалка, отпуск, нормализация, отжиг

Металлоизделия, используемые в любых отраслях хозяйства должны отвечать требованиям устойчивости к износу. Для этого используется воздействие высокими температурами, в результате чего усиливаются нужные эксплуатационные свойства. Этот процесс называется термической обработкой.

Термообработка представляет собой комплекс операций нагрева, охлаждения и выдержки металлических твердых сплавов для получения необходимых свойств благодаря изменению структуры и внутреннего строения. Термическая обработка применяется в качестве промежуточной операции для того, чтобы улучшить обрабатываемость резанием, давлением, либо в качестве окончательной операции технологического процесса, которая обеспечивает требуемый уровень свойств детали.

Различные методы закаливания применялись с давних пор: мастера погружали нагретую металлическую полоску в вино, в масло, в воду. Для охлаждения кузнецы порой применяли и достаточно интересные способы, например садились на коня и мчались, охлаждая изделие в воздухе.

По способу совершения термическая обработка бывает следующих видов:

-Термическая (нормализация, закалка, отпуск, отжиг, старение, криогенная обработка).

-Термо-механическая. Включает обработку высокими температурами в сочетании с механическим воздействием на сплав.

-Химико-термическая. Подразумевает термическую обработку металла с последующим обогащением поверхности изделия химическими элементами (углеродом, азотом, хромом и др. ).

Основные виды термической обработки:

1. Закалка. Представляет собой вид термической обработки разных материалов (металлы, стекло), состоящий в нагреве их выше критической температуры с быстрым последующим охлаждением. Выполняется для получения неравновесных структур с повышенной скоростью охлаждения. Закалка может быть как с полиморфным превращением, так и без полиморфного превращения.

2. Отпуск – это технологический процесс, суть которого заключается в термической обработке закалённого на мартенсит металла либо сплава, основными процессами при котором являются распад мартенсита, рекристаллизация и полигонизация. Проводится с целью снятия внутренних напряжений, для придания материалу необходимых эксплуатационных и механических свойств.

3. Нормализация. В данном случае изделие нагревается до аустенитного состояния и потом охлаждается на спокойном воздухе. В результате нормализации снижаются внутренние напряжения, выполняется перекристаллизация стали. В сравнении с отжигом, нормализация – процесс более короткий и более производительный.

4. Отжиг. Представляет собой операцию термической обработки, заключающуюся в нагреве стали, выдержке при данной температуре и последующем медленном охлаждении вместе с печью. В результате отжига образуется устойчивая структура, свободная от остаточных напряжений. Отжиг является одной из важнейших массовых операций термической обработки стали.

Цель отжига:

1) Снижение твердости и повышение пластичности для облегчения обработки металлов резанием;

2) Уменьшение внутреннего напряжения, возникающего после обработки давлением (ковка, штамповка), механической обработки и т. д.;

3) Снятие хрупкости и повышение сопротивляемости ударной вязкости;

4) Устранение структурной неоднородности состава материала, возникающей при затвердевании отливки в результате ликвации.

Для цветных сплавов (алюминиевые, медные, титановые) также широко применяется термическая обработка. Цветные сплавы подвергают как разупрочняющей, так и упрочняющей термической обработке, в зависимости от необходимых свойств и области применения.

Термическая обработка металлов и сплавов является основным технологическим процессом в чёрной и цветной металлургии. На данный момент в распоряжении технических специалистов множество методов термообработки, позволяющих добиться нужных свойств каждого вида обрабатываемых сплавов. Для каждого металла свойственна своя критическая температура, а это значит, что термообработка должна производиться с учётом структурных и физико-химических особенностей вещества. В конечном итоге это позволит не только достичь нужных результатов, но и в значительной степени рационализировать производственные процессы.

Разница между спеканием и отжигом

Ключевое различие между спеканием и отжигом заключается в том, что спекание — это процесс приложения тепла для снятия внутреннего напряжения с определенных материалов, тогда как отжиг — это процесс приложения тепла к агломерированным металлическим частицам.

Спекание и отжиг являются важными промышленными процессами, включающими термическую обработку. Эти процессы включают в себя различные рабочие этапы и различные рабочие условия.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и ключевые отличия
2. Что такое спекание
3. Что такое отжиг
4. Сравнение бок о бок – спекание и отжиг в табличной форме
5. Резюме

Что такое спекание?

Спекание – это процесс сваривания вместе мелких частиц металла путем применения тепла ниже точки плавления металла. Он включает применение тепла для снятия внутренних напряжений с определенных материалов. Этот процесс в основном используется при производстве стали. Использование процесса спекания включает в себя формирование сложных форм, производство сплавов и возможность легко работать с металлами, имеющими высокие температуры плавления.

Рисунок 01: Железный порошок

В процессе производства мы должны использовать слой порошкового железа из железной руды. Это железо должно быть смешано с коксом перед его использованием. Затем слой железа поджигают с помощью газовой горелки. Затем сгоревшая часть проходит через движущуюся решетку. Здесь мы должны втягивать воздух через решетку, чтобы инициировать реакцию горения. Затем выделяется очень сильное тепло, которое заставляет мельчайшие частицы металла образовывать комки. Эти куски подходят для сжигания в доменной печи для получения стали. Кроме того, процесс спекания также важен при производстве керамики и стекла.

Что такое отжиг?

Отжиг — это процесс термической обработки, при котором металл нагревают до преобладающей температуры, выдерживают некоторое время, а затем охлаждают для повышения пластичности. Отжиг — это процесс размягчения материала для получения желаемых химических и физических свойств. Некоторые из этих желательных свойств включают обрабатываемость, свариваемость, стабильность размеров и т. д.

кристаллическая фаза металла изменяется). Нагрев до такой высокой температуры делает его пригодным для изготовления. После нагрева нам нужно охладить металл до комнатной температуры с помощью духовки.

Медленное охлаждение металла приводит к утонченной микроструктуре. Это может частично или полностью разделить составляющие. Процесс обработки отжигом применим также к чистым металлам и сплавам. В соответствии с этим процессом существует два типа черных металлов, как показано ниже:

1. Полностью отожженные сплавы черных металлов (используется очень медленный процесс охлаждения)
2. Черные сплавы, подвергнутые технологическому отжигу (скорость охлаждения может быть выше)

Другие металлы, такие как латунь, серебро и медь, можно полностью отжечь, но их необходимо быстро охладить методом закалки в воде.

В чем разница между спеканием и отжигом?

Спекание и отжиг являются важными промышленными процессами, включающими термическую обработку. Ключевое различие между спеканием и отжигом заключается в том, что спекание — это приложение тепла для снятия внутренних напряжений с определенных материалов, тогда как отжиг — это приложение тепла к агломерации металлических частиц.

Спекание представляет собой процесс сваривания вместе мелких частиц металла путем применения тепла ниже точки плавления металла. Отжиг — это процесс термической обработки, при котором мы должны нагреть металл до преобладающей температуры, выдержать некоторое время, а затем охладить его, чтобы улучшить пластичность.

Ниже приведена таблица различий между спеканием и отжигом.

Резюме – спекание и отжиг

Спекание и отжиг являются важными промышленными процессами, которые включают термическую обработку. Ключевое различие между спеканием и отжигом заключается в том, что спекание — это приложение тепла для снятия внутренних напряжений с определенных материалов, тогда как отжиг — это приложение тепла к агломерации металлических частиц.

Артикул:

1. «Отжиг». Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 25 сентября 2011 г., доступно здесь.
2. «Спекание». Википедия, Фонд Викимедиа, 25 октября 2019 г., доступно здесь.

Изображение предоставлено:

1. «Железный порошок» Анонимски — собственная работа (CC0) через Commons Wikimedia
2. «Полный диапазон температур отжига» Джорджеладе — собственная работа (общественное достояние) через Commons Wikimedia

Что такое отжиг ? Полное руководство по процессу

Отжиг — это процесс термической обработки, который изменяет физические, а иногда и химические свойства материала для повышения пластичности и снижения твердости, чтобы сделать его более пригодным для обработки.

Процесс отжига требует, чтобы материал был выше температуры рекристаллизации в течение заданного периода времени перед охлаждением. Скорость охлаждения зависит от типов отжигаемых металлов. Например, черные металлы, такие как сталь, обычно оставляют охлаждаться до комнатной температуры на неподвижном воздухе, тогда как медь, серебро и латунь можно либо медленно охлаждать на воздухе, либо быстро закаливать в воде.

В процессе нагревания происходит миграция атомов в кристаллической решетке и уменьшается количество дислокаций, что приводит к изменению пластичности и твердости. Термообработанный материал рекристаллизуется при охлаждении. Размер кристаллического зерна и фазовый состав зависят от скоростей нагрева и охлаждения, которые, в свою очередь, определяют свойства материала.

Горячая или холодная обработка кусков металла после отжига еще раз изменяет структуру материала, поэтому для достижения желаемых свойств может потребоваться дополнительная термическая обработка.

Однако при знании состава материала и фазовой диаграммы термическая обработка может размягчить металлы и подготовить их к дальнейшей обработке, такой как формование, штамповка и штамповка, а также предотвратить хрупкое разрушение.