Процессы термической обработки стали: Руководство по отжигу, улучшению и нормализации

Что такое термическая обработка и зачем она нужна?

Термическая обработка — это процесс изменения механических свойств стали путём нагрева до определённых температур, выдержки при этих температурах и контролируемого охлаждения. Правильная термическая обработка позволяет получить совершенно различные эксплуатационные характеристики из одной и той же марки стали. В данном руководстве мы подробно рассматриваем наиболее часто применяемые в промышленности процессы термической обработки.

Отжиг (Annealing)

Отжиг — это термическая обработка, применяемая для размягчения стали и снятия внутренних напряжений.

Сфероидизирующий отжиг (Soft Annealing)

• Температура: 680-720°C (ниже Ac1)
• Продолжительность: 2-6 часов (в зависимости от толщины сечения)
• Охлаждение: Медленное печное охлаждение (~20°C/час)
• Цель: Максимальная мягкость, улучшение обрабатываемости
• Результат: Сфероидизированный перлит, минимальная твёрдость

Полный отжиг (Full Annealing)

• Температура: 820-900°C (выше Ac3, в зависимости от марки стали)
• Продолжительность: 1-2 часа/25 mm сечения
• Охлаждение: Медленное печное охлаждение
• Цель: Однородная зеренная структура, равномерная микроструктура
• Результат: Тонкий пластинчатый перлит + феррит

Отжиг для снятия напряжений

• Температура: 550-650°C
• Продолжительность: 1 час/25 mm сечения
• Охлаждение: В печи или на спокойном воздухе
• Цель: Снятие внутренних напряжений после сварки, механической обработки или холодной деформации
• Результат: Размерная стабильность, снижение риска трещинообразования

Нормализация (Normalizing)

Нормализация — это процесс нагрева стали на 30-50°C выше температуры Ac3 и охлаждения на спокойном воздухе.

Параметры

• Температура: 850-920°C (варьируется в зависимости от марки стали)
• Продолжительность: До достижения однородной аустенитизации
• Охлаждение: На спокойном воздухе

Когда применяется?

• Исправление зеренной структуры после прокатки или ковки
• Стандартизация механических свойств
• Обеспечение однородной структуры перед сваркой
• Измельчение укрупнённой зеренной структуры после горячей обработки

Результаты

• Мелкое и однородное зерно
• Воспроизводимые механические свойства
• Более высокая прочность по сравнению с отжигом
• Улучшение обрабатываемости и свариваемости

Улучшение (Quenching & Tempering)

Улучшение — это процесс термической обработки, при котором сочетание высокой прочности и вязкости достигается путём закалки с последующим отпуском.

Закалка (Quenching)

• Температура: 830-880°C (в зависимости от марки стали)
• Среда: Вода, масло или полимерный раствор
• Цель: Образование мартенсита, максимальная твёрдость

Отпуск (Tempering)

• Низкий отпуск (150-250°C): Сохраняется высокая твёрдость, снижаются напряжения
• Средний отпуск (350-500°C): Обычно избегается (зона отпускной хрупкости)
• Высокий отпуск (500-680°C): Оптимальный баланс прочности и вязкости

Типичные параметры улучшения

Марка стали	Аустенитизация	Среда закалки	Температура отпуска
C45	830-860°C	Вода/Масло	550-650°C
42CrMo4	840-880°C	Масло	540-680°C
34CrNiMo6	830-860°C	Масло	540-660°C

Для пересчёта значений твёрдости вы можете использовать наш инструмент Конвертер твёрдости.

Цементация (Case Hardening)

Цементация — это процесс создания твёрдого поверхностного слоя путём диффузии углерода в поверхность низкоуглеродистой стали.

Этапы процесса

1. Науглероживание: 880-950°C, в углеродсодержащей атмосфере (4-12 часов)
2. Закалка: Непосредственная закалка или повторный нагрев с закалкой
3. Отпуск: 150-200°C, низкий отпуск

Подходящие марки стали

• 16MnCr5: Автомобильные шестерни
• 20MnCr5: Шестерни тяжёлого режима
• 18CrNiMo7-6: Шестерни ветряных турбин

Результаты

• Твёрдость поверхности: 58-63 HRC
• Твёрдость сердцевины: 30-45 HRC
• Глубина цементации: 0,5-2,0 mm (типичная)

Выбор правильной термической обработки

Требование	Рекомендуемый процесс
Размягчение / Обрабатываемость	Сфероидизирующий отжиг
Однородная структура	Нормализация
Высокая прочность + вязкость	Улучшение (Q+T)
Твёрдая поверхность + вязкая сердцевина	Цементация
Снятие напряжений	Отжиг для снятия напряжений

Поддержка термической обработки от Aktif Çelik

В Aktif Çelik мы предоставляем нашим клиентам техническую поддержку до и после термической обработки. Мы поставляем стальные прутки в улучшенном, нормализованном и отожжённом состоянии. Наша техническая команда поможет вам определить подходящую марку стали и комбинацию термической обработки для вашего применения. С помощью нашего инструмента Химический состав вы можете детально изучить состав ваших марок стали.