ТехИнфо

Технологическая   информация

Дефекты термической обработки и основные меры борьбы с ними


Дефекты отжига и нормализации углеродистой и легированной конструкционной стали

Наименование и характеристика дефекта Основные причины образования дефекта Основные мероприятия по исправлению дефекта
Недогрев — неполный отжиг или неполная нормализация. Низкие пластические свойства Отжиг или нормализация при температуре ниже Ас3 Повторный отжиг или нормализация при нормальной температуре (Ас3 + 30—50 °С)
Перегрев. Крупнозернистая микроструктура, иногда видманштетова строения (игольчатая). Крупнокристаллический излом. Низкие пластические свойства, особенно ударная вязкость Длительный отжиг или нормализация при температуре выше нормальной При небольшом перегреве мелких изделий — повторный отжиг или нормализация при нормальной температуре (Ас3 + 30—50 °С) с продолжительной выдержкой. При небольшом перегреве крупных изделий — повторные двухкратный отжиг или нормализация при нормальной температуре с нормальной выдержкой При большом перегреве мелках изделий — повторные двухкратный отжиг или нормализация (первые отжиг или нормализация — при температуре Ас3 + 100—150 °С), вторые — при нормальной температуре)
Камневидный (раковистый) излом легированной стали. Наличие по границам зёрен неметаллических включений. Низкие пластические свойства, особенно ударная вязкость Перегрев до температуры 1200— 1350 °С легированной стали, загрязнённой легкоплавкими неметаллическими и шлаковыми включениями Перековка при нормальной температуре трёхкратным или более обжатием
Пережог. Наличие по границам зёрен: а) обогащенных углеродом участков — 1-я стадия пережога; б) неокислённых пустот и пузырей — 2-я стадия; в) включений окислов железа — 3-я стадия Нагрев стали в окислительной среде при высокой температуре или нагрев до температуры, близкой к температуре начала плавления При 1-й стадии пережога — гомогенизация при температуре 1100—1200 °С с длительной выдержкой и последующим отжигом по режиму для исправления структуры сильно перегретой стали; при 2-й стадии — перековка при нормальной температуре; при 3-й стадии — неисправимый брак
Высокая твёрдость горячедеформированной отожжённой стали Повышенная скорость охлаждения Повторный отжиг с охлаждением по установленному графику
Высокая твёрдость и низкие пластические свойства холоднодеформированной пружинной и высокоуглеродистой стали после промежуточного или окончательного отжига Нагрев выше Ас1 Дефект неисправим для данного размера и профиля изделия Материал может быть использован после холодной деформации на новый размер с последующим отжигом при температуре ниже Ас1 (69О— 710 °С)
Структурно свободный цементит в литой горяче- или холоднодеформированной малоуглеродистой стали. Пониженные пластические свойства, особенно ударная вязкость Медленное охлаждение в интервале температур 720 — 670 °С при отжиге стали или длительная выдержка малоуглеродистой стали при температуре 670-720 °С Повторный отжиг при нормальной температуре (900—920 °С) с ускоренным охлаждением или нормализация с этой же температуры

Дефекты отжига углеродистой и легированной инструментальной и быстрорежущей стали

Наименование и характеристика дефекта Основные причины образования дефекта Основные мероприятия по исправлению дефекта
Высокая твёрдость углеродистой, легированной и быстрорежущей стали после 1. Недогрев (отжиг при температуре ниже Ас1 при недостаточной выдержке).
2. Перегрев (отжиг при температуре выше нормальной).
3. Повышенная скорость охлаждения при обычном отжиге или недостаточная выдержка при изотермическом отжиге
Повторный отжиг при нормальной температуре с охлаждением по установленному графику
сетка в углеродистой и легированной стали Перегрев выше Асm Нормализация или закалка в масло с последующим отпуском при температуре 670—700 °С с выдержкой не менее 2 час.
Стабильные карбиды в быстрорежущей стали. Уменьшение чувствительности к закалке Длительная выдержка (свыше 10 час.) при отжиге Дефект неисправим
Чёрный излом (включение свободного графита в углеродистой стали) Медленное охлаждение с температуры 1000 °С при отжиге или длительная выдержка при температуре 760—780 °С Тщательная проковка при высокой температуре

Дефекты отжига серого и ковкого чугуна

Наименование и характеристика дефекта Основные причины образования дефекта Основные мероприятия по исправлению дефекта
Пониженная твёрдость серого чугуна после отжига для снятия внутренних напряжений Распад цементита при нагреве выше 550—650 °С Дефект исправим для деталей сравнительно простой конструкции путём нормализации с температуры 900-950 °С и последующим отпуском для снятия внутренних напряжений
Высокая твёрдость после отжига отбелённого чугуна Недостаточные температура или выдержка при отжиге Повторный отжиг при температуре 850—870 °С с достаточной выдержкой
Структурно свободный цементит в ковком чугуне Низкая температура или недостаточная выдержка в 1-й стадии графитизации Повторный отжиг по установленному графику
Пластинчатый перлит в ферритном ковком чугуне, превышающий допускаемую по ТУ норму Несоблюдение режима охлаждения или недостаточная выдержка при 2-й стадии графитизации Повторный отжиг при температуре 730—710 °С
Пластинчатый графит в ковком чугуне Отжиг при температуре выше 1100 °С или наличие свободного графита в исходном чугуне Дефект неисправим

Дефекты закалки стали

Наименование и характеристика дефекта Основные причины образования дефекта Основные мероприятия по исправлению дефекта
Закалочные трещины Закалочные напряжения вследствие быстро протекающих с увеличением объёма структурных превращений Предупреждение дефекта:
1. Для изделий из конструкционной углеродистой стали: а) изотермическая закалка в расплавленной селитре температурой 450— 500 °С; б) прерывистая закалка—охлаждение в воде до 300—200 °С, а затем в масле; в) закалка с самоотпуском— охлаждение в воде до 250—200 °С, затем выдержка на воздухе до саморазогрева поверхности до 600 °С с последующей замочкой в воде; г) непрерывная закалка до полного охлаждения в водном растворе 5—10%-ного NaCl или КОН температурой 50—60 °С; д) закалка в масло.
2. Для изделия из инструментальной углеродистой стали: а) прерывистая закалка — охлаждение в воде до 200 °С, затем перенос в масло или медленный отпуск; б) ступенчатая закалка в расплавленной селитре с температурой 180-200 °С и далее на возтолщиной или температурой 180 — 200 °С на воздухе (для инструментов диаметром до 8 мм).
3. Для инструментов из заменителей быстрорежущей стали (ЭИ-184, ЭИ-260 и т. д.) подстуживание до 1000—950 °С и ступенчатая закалка в расплавленной селитре температурой 450—550° С
Недогрев. Недостаточная твёрдость изделий из углеродистой и легированной стали; повышенная твёрдость после закалки и пониженная после нормального отпуска изделий из быстрорежущей стали Нагрев ниже нормальной температуры закалки стали Исправление дефекта: нормализация или отжиг с последующей закалкой с нормальной температуры
Перегрев. Крупноигольчатая структура и крупнокристаллический излом. Низкие пластические свойства Нагрев выше нормальной температуры закалки То же
Пятнистая закалка. Налячие на поверхности деталей участков с пониженной твёрдостью (мягких мест) 1. Неправильное погружение в закалочную среду.
2. Скопление пара в отдельных местах на поверхности изделий при закалке.
3. Малая скорость охлаждения в закалочной среде в интервале температур 650—500 °С.
4. Неоднородность исходной структуры в связи с первичной кристаллизацией.
5. Малая чувствительность стали к закалке
6. Местное обезуглероживание
Предупреждение дефекта: нормализация с последующей закалкой в 5— 10%-ном водном растворе NaCl или непосредственная закалка в том же растворе. Исправление дефекта: нормализация и закалка в 5—10 %-ном водном растворе NaCl
Нафталиновый излом в быстрорежущей стали. Крупнозернистая структура. Крупнокристаллический излом с блёстками Окончание ковки или прокатки при температуре выше 1100 °С или вторичная закалка без предварительного отжига Предупреждение дефекта: окончание ковки или прокатки при температуре ниже 1100 °С; отжиг перед вторичной закалкой. Исправление дефекта: перековка на новый профиль
Деформация (изменение размеров) а) Термические напряжения, выэьмюшие пластическую деформацию;
б) структурные превращения в интернале темпераратур 650—500 °С и ниже 300 °С, вызывающие пластическую деформацию
Предупреждение дефекта:
а) понижение температуры закалки и уменьшение скорости охлаждения;
б) применение природно мелкозернистой или специальной легированной стали;
в) изотермическая или ступенчатая закалка
Коробление (искривление длинных и тонких изделий) а) Внутренние напряжения в изделии перед нагревом под закалку;
б) неравномерный нагрев и охлаждение частей изделия;
в) структурные превращения при температурах ниже 300 °C
Предупреждение дефекта: высокий отпуск (600—650 °С) перед закалкой и равномерный нагрев и охлаждение при закалке. Исправление дефекта: правка
Окисление. Значительный слой окалины на поверхности закалённого изделия Окислительная атмосфера в печи при нагреве под закалку Предупреждение дефекта;
а) нагрев в печах с восстановительной, нейтральной или защитной атмосферой:
б) ускоренный нагрев изделий;
в) нагрев в ящиках с сухим углем, отработанным карбюризатором или чугунной стружкой;
г) нагрев в соляных или свинцовых ваннах
Обезуглероживание (выгорание углерода в поверхностных слоях изделия) То же То же
Эрозия (уменьшение размеров изделий или искажение профиля их вследствие уноса металла с поверхности) Химическое действие хлористых солей и окисление металла при нагреве в соляных ваннах Меры предупреждения: раскисление соляных ванн углём или ферросилицием
Разъедание (точечное или ручьеобразное поражение поверхностм изделия) При нагреве в соляных ваннах:
а) повышенное содержание сернокислых солей;
б) обогащение ванны кислородом из воздуха и окислами железа;
в) химическое действие хлористых солей.
При нагреве в свинцовых ваннах — образование окислов свинца. При нагреве в пламенных печах — неравномерное образование окалины.
Предупреждение дефекта:
а) тщательный контроль состава солей для нагрева;
б) раскисление соляных ванн углем, ферросилицием;
в) засыпка на зеркало поверхности свинцовой ванны древесного угля или легкоплавких солей.

Дефекты отпуска стали

Наименование и характеристика дефекта Основные причины образования дефекта Основные мероприятия по исправлению дефекта
Недоотпуск. Повышенная твёрдость и пониженные пластические свойства изделий из углеродистой и легированной стали. Пониженная твёрдость инструмента из быстрорежущих сталей Пониженная температура или недостаточная выдержка Исправление дефекта: вторичный отпуск при нормальной температуре с достаточной выдержкой
Переотпуск. Пониженная твёрдость и низкие пределы прочности и упругости Отпуск при температуре выше нормальной Исправление дефекта: отжиг, а затем закалка с последующим отпуском при нормальной температуре
Хрупкий отпуск. Низкая ударная вязкость после отпуска:
а) при температуре 250—350 °С — стали углеродистой, кремнистой, никелевой, кремненикелевой;
б) при температуре 325—425 °С — стали марганцовистой и кремне-марганцовистой;
в) при температуре 275—325 и 475-575 °С — стали хромистой и хромоникелевой
Обособление и коагуляция карбидов критической степени дисперсности и превращение остаточного аустенита Исправление дефекта; отжиг, а затем закалка с последующим отпуском при температуре ниже или выше интервала температур хрупкого
Отпускная хрупкость (чувствительность к скорости охлаждения при отпуске). Низкая ударная вязкость после отпуска при температуре 400—600 °С (обычно около 525 °С) с медленным охлаждением стали хромистой, хромоникелевой, марганцовистой и хромомарганцовистой (содержащих свыше 1% хрома или марганца) Выпадение высокодисперсных карбидов, оксидов, фосфидов и нитридов по границам зёрен при медленном охлаждении с интервала температур отпускной хрупкости или при длительной выдержке при этих температурах Предупреждение дефекта:
а) охлаждение в воде или в масле после отпуска с последующим снятием внутренних напряжений при 300—350 °С;
б) отпуск при температуре ниже 400 °С;
в) применение стали, содержащей 0,3—0,5% Мо или Ti, Nb.
Исправление дефекта: вторичный отпуск при температуре 400—600 °С с охлаждением в воде или масле с последующим снятием внутренних напряжений при 300—350 °С

Дефекты цементации

Наименование и характеристика дефекта Основные причины образования дефекта Основные мероприятия по исправлению дефекта
Точечные углубления на поверхности цементованных изделий Наличие сернокислых солей (более 3-6%) в карбюризаторе Предупреждение дефекта: не допускать в карбюризаторе наличия сернокислых солей более 3—6%
Лишаеобразное разъедание поверхности цементованных изделий Загрязнение карбюризатора серным колчеданом Предупреждение дефекта: мероприятия малоэффективны (рекомендуется обжиг карбюризатора при температуре 900 °С в течение 10—30 час. или просев карбюризатора)
Различная глубина цементированного слоя Ссыпание солей в нижние зоны ящика вследствие непрочной связи их с частицами угля в карбюризаторе; неравномерный прогрев ящиков в печи Предупреждение дефекта: применение крупнозернистого карбюризатора с частицами угля размером 5—7 мм и введение крепителя — патоки; равномерный нагрев ящиков
Стекловидные наплывы, препятствующие цементации и приводящие к образованию мягких мест после закалки Загрязнение карбюризатора песком Предупреждение дефекта: просеивать карбюризатор с последующей добавкой углекислых солей до требуемой концентрации
Слишком глубокая цементация Повышенные температура и время выдержки при цементации. Применение сильного карбюризатора Предупреждение дефекта: соблюдение установленной технологии цементации
Повышенная концентрация углерода в цементированном слое (цементитная сетка) То же То же
Пониженная концентрация углерода в цементованном слое Низкая температура цементации. Применение слабого карбюризатора Предупреждение дефекта: применение более сильного карбюризатора. Исправление дефекта: повторная цементация при нормальной температуре
Недостаточная глубина цементированного слоя То же То же
Поверхностное обезуглероживание цементированного слоя Медленное охлаждение вместе с печью ящиков после цементации (особенно с крупнозернистым карбюризатором) Предупреждение дефекта охлаждение ящиков после цементации на воздухе. Исправление дефекта: повторная кратковременная цементация при нормальной температуре
Пятнистая цементация (мягкие пятна на поверхности закалённых цементированных изделий) Загрязнение поверхности цементирууемых изделий; усадка карбюризатора в ящике и обнажение изделий; плохая укупорка ящика; абнормальность стали Предупреждение дефекта: применение нормальной природной крупнозернистой стали и точное
Отслаивание закалённого цементированного слоя (резкий переход от цементированного слоя к нецементированному) Применение сильного карбюризатора Предупреждение дефекта - цементация в слабом карбюризаторе.
Исправление дефекта: нагрев в ящиках с углем до температуры 920—940 °С и выдержка при этой температуре 2—4 часа
Остаточный аустенит. Пониженная твёрдость цементироованного слоя, в закалённой высоколегированной стали Повышенное содержание углерода в цементованном слое; большая скорость охлаждения при закалке Исправление дефекта:
а) высокий отпуск при температуре 650—670 °С перед закалкой;
б) закалка с нормальной температуры (760 °С) в масло с подстуживанием изделий до температуры 650—60О °С;
в) закалка с температуры 860 °С в масло с высоким отпуском при температуре 6Б0—670 °С, затем закалка с температуры 760 °С и oтпуск при 200 °С;
г) обработка холодом при температуре ниже 0 °С
Повышенная твёрдость цементованного слоя после высокого отпуска Недостаточные температура и выдержка при отпуске или нагрев выше Ас1 Повторный отпуск при нормальной температуре и выдержке

Дефекты азотации

Наименование и характеристика дефекта Основные причины образования дефекта Основные мероприятия по исправлению дефекта
Коробление Внутренние напряжения вследствие: а) быстрого охлаждения после отпуска предварительно закалённых изделий; б) механической обработки изделий Предупреждение дефекта:
а) охлаждение после отпуска со скоростью не более 2-3 °С в минуту;
б) стабилизующий отпуск при температуре 520—540 °С в течение 3—5 час. после механической обработки.
Исправление дефекта: правка
Растрескивание (шелушение азотированного слоя изделий) Внутренние напряжения вследствие резкого перехода от азотированного слоя к сердцевине Предупреждение дефекта: медленное охлаждение после азотирования или азотирование с отпуском.
Исправление дефекта: отпуск при 570—580 °С в течение 4—5 час. в печи с постоянной атмосферой аммиака
Надутия на поверхности Шлаковые включения, расположенные у поверхности азотированного изделия Предупреждение дефекта: тщательный контроль стали на шлаковые включения
Хрупкость (выкрашивание  поверхности азотированного слоя) Чрезмерное насыщение нитридами тонкого слоя поверхности вследствие крупнозернистости структуры и обезуглероживания поверхности при предварительной термообработке Предупреждение дефекта: ступенчатый процесс азотирования.
Исправление дефекта: отпуск в атмосфере аммиака при температуре 570—580 °С в течение 4—5 час. или при 630—650 °С в течение 2 час.
Неравномерная (пятнистая) твёрдость (мягкие места на поверхности азотированного изделия) Наличие отдельных участков, покрытых оловом, на азотируемой поверхности изделия Предупреждение дефекта: фосфатирование перед азотированием и тщательная подготовка поверхности изделия

Дефекты цианированного слоя

Наименование и характеристика дефекта Основные причины образования дефекта Основные мероприятия по исправлению дефекта
Разъедание (поражения в виде точек или рельефа на поверхности изделия при жидком высокотемпературном цианировании) (830-850 °С) Наличие сернокислых солей свыше 0,7—0,8% в нейтральных солях, применяемых для составления цианистой ванны; химическое действие нейтральных хлористых солей Предупреждение дефекта: тщательный контроль нейтральных солей на содержание в них сернокислых
Хрупкость (выкрашивание поверхностного слоя инструмента из быстрорежущей стали после низкотемпературного жидкого цианирования) Чрезмерное насыщение нитридами тонкого слоя поверхности вследствие длительной выдержки или повышенной температуры при цианировании Исправление дефекта: нагрев в селитровой ванне до температуры 550—560* С с выдержкой 30 мин.
Остаточный аустенит (пониженная твёрдость цианированного слоя легированной стали после закалки) Высокая концентрация углерода и азота в цианированном слое; большая скорость охлаждения Предупреждение дефекта: закалка в масло с подстуживанием до 650—600 °С.
Исправление дефекта: обработка холодом при температурах ниже 0 °С

Содержание раздела:


Виды термической обработки

Химико-термическая обработка

Термо-механическая обработка

Дефекты термической обработки и основные меры борьбы с ними

Современные виды термической обработки

Статьи по теме

Статьи по теме:


Окисление и обезуглероживание стали

При нагреве стали до высоких температур под действием кислорода и других окислительных газов (СО2, Н2О, SО2), находящихся в атмосфере печи, происходит окисление и, обезуглероживание поверхностных слоев деталей. Окисление и обезуглероживание стальных изделий происходит при нагреве их в пламенных и электрических печах различного типа и в соляных ваннах. Величина окисления и обезуглероживания зависит от вида топлива, конструкции печи, от состава и давления атмосферы печи, температуры, времени нагрева, химического состава стали и других факторов ...

Закаливаемость и прокаливаемость стали

Закаливаемость — способность стали получать высокую твердость при закалке, что обеспечивается получением структуры мартенсита. Закаливаемость измеряется в единицах твердости и зависит, главным образом, от содержания углерода ...