Термической обработкой называются технологические процессы, состоящие из нагрева металлических изделий до заданной температуры, выдержке при этой температуре и охлаждения с заданной скоростью.

Она проводится для изменения структуры, механических и специальных свойств стали (износостойкость, циклическая прочность, коррозионная стойкость и т.д.).

С помощью термической обработки можно в очень широких пределах изменять прочность и пластичность стали. Высокая пластичность необходима для обработки давлением (ковка, штамповка, прокатка и т.д.), резанием для снижения усилия при обработке и износа инструмента. Окончательная термическая обработка придает деталям необходимые эксплуатационные свойства, например высокую прочность, твердость, износостойкость.

К основным видам термической обработки относятся: отжиг I рода, отжиг II рода, нормализация, закалка, отпуск.

Этот вид отжига в зависимости от температурных условий выполнения устраняет химическую или физическую неоднородность, созданную предшествующей обработкой. Отжиг I рода проводится при температурах выше или ниже температур фазового превращения и с очень медленной скоростью охлаждения (чаще всего вместе с печью). Существуют три вида отжига I рода: гомогенизирующий (диффузионный), рекристаллизационный и для снятия остаточных напряжений (рисунок 42, а).

Гомогенизирующий отжиг

Гомогенизирующий (диффузионный) отжиг применяют для слитков легированных сталей с целью уменьшения дендритной или внутрикристаллической ликвации (неоднородности). Дендритная ликвация понижает пластичность и вязкость легированных сталей. Данный вид отжига проводится при температурах 1100…1200 ⁰С, так как в этом случае более полно протекают диффузионные процессы, необходимые для выравнивания химического состава слитка. Продолжительность диффузионного отжига может достигать 100 часов, а время выдержки 15…20 часов.

В результате диффузионного отжига получается крупное зерно. Этот недостаток устраняется при последующей обработке слитка давлением или в процессе последующей термообработки.

Рекристаллизационный отжиг

Это нагрев холоднодеформированной стали выше температурного порога рекристаллизации (Т_р), выдержка при этой температуре с последующим охлаждением.

Этот вид отжига чаще применяют как промежуточную операцию для снятия наклепа между операциями холодного деформирования. Для углеродистых сталей с 0,08…0,2 % С температура отжига 680…700 ⁰С.

Отжиг для снятия остаточных напряжений

Применяется для отливок, сварных соединений, деталей после обработки резанием и др., в которых в процессе предшествующих технологических операций из-за неравномерного охлаждения, неоднородной пластической деформации и т.п. возникли остаточные напряжения. Они могут вызвать изменение размеров, коробление и появление трещин в деталях при их обработке, эксплуатации и хранении. Отжиг проводится при температуре 160…700 ⁰С с последующим медленным охлаждением.

После основной механической обработки детали высокой точности изготовления (ходовые винты, высоконапряженные зубчатые колеса, червяки и др.) подвергаются отжигу при 570…600 ⁰С в течение 2…3 часов, а после окончательной механической обработки для снятия шлифовочных напряжений при температуре 160…180 ⁰С 2…2,5 часа. Отжиг для снятия сварочных напряжений проводится при 650…700 ⁰С.