с изотермической выдержкой в интервале перлитного превращения (см. рис. 81). Такая термообработка называется изотермическим отжигом. После нагрева до температуры выще Ag сталь уско ренно охлаждают до температуры изотермической выдержки, которая находится ниже точки А Затем,проводят ускоренное здхлаждение на воздухе; мелкие изделия простой конфигураций дожно охладить в подогретой воде.

. Время изотермической выдержки должно быть несколько 0ольше времени полного изотермического превращения аустенита, определяемого по С-диаграмме. -

Чем ближе температура изотермической выдержки к точке Ац тем больше межпластиночное расстояние в перлите и мягче сталь, но больше и время превращения. Так как основное назначение изотермического отжига - смягчение стали, то практически выбирают такую температуру изотермической выдержки (на 30- 100° С ниже температуры Ai), при которой получается достаточное смягчение стали за сравнительно небольшой промежуток времени.

Изотермический отжиг по сравнению с обычным отжигом имеет два преимущества. Прежде всего он может дать выигрыш во времени, если суммарное время ускоренного охлаждения, изотермической выдержки и последующего ускоренного охлаждения меньше времени медленного непрерывного охлаждения изделия вместе с печью.

Особенно большой выигрыш времени можно получить при изотермическом отжиге легированных сталей с устойчивым переохлажденным аустенитом.

Другое преимущество изотермического отжига - получение более однородной структуры, так как при изотермической выдержке температура по сечению изделия выравнивается и превращение во всем объеме стали происходит при одинаковой степени переохлаждения.

5.: Нормализация

При нормализации сталь нагревают до температур на 30- 50° С выше линии GSE и охлаждают на воздухе (см. рис. 82). Ускоренное по сравнению с отжигом охлаждение обусловливает несколько большее переохлаждение аустенита (см, рис. 81), Поэтому при нормализации получается более тонкое строение эвтектоида (тонкий перлит или сорбит) и более мелкое эвтектоидное зерно. Кроме того, частично подавляется выделение избыточной фазы (феррита или вторичного цементита) и, следовательно, образуется квазиэвтектоид. Таким образом, прочность стали после нормализации должна быть больше, чем прочность после отжига.

Нормализацию применяют чаще всего как промежуточную операцию для смягчения стали перед обработкой резанием, для устранения пороков строения и общего улучшения структуры перед закалкой. Таким образом, назначение нормализации как проме-

жуточной обработки аналогично назначению отжига. Так как нормализация выгоднее отжига, то ее всегда следует предпочесть отжигу, если оба эти вида обработки дают одинаковые результаты. Но нормализация не всегда может заменить отжиг как операцию смягчения стали. Это объясняется следующим. Склонность аустенита к переохлаждению растет с увеличением содержания в. нем углерода и легирующих элементов. Поэтому разница в свойствах после отжига и после нормализации зависит от состава стали. Например, твердость сталей, содержащих 0,2; 0,45 и 0,8% С, после отжига равна соответственно 120, 160 и 180 НВ, а после нормализации 130, 190 и 240 НВ.

Нормализацию широко применяют вместо смягчающего отжига к малоуглеродистым сталям, в которых аустенит слабо переохлаждается. Но она не может заменить смягчающий отжиг высокоуглеродистых сталей, которые весьма ощутимо упрочняются при охлаждении на воздухе из-за значительного переохлаждения аустенита. Что же касается средне- и высоколегированных сталей, то в них при охлаждении на воздухе может образоваться мартенсит, т. е. происходит воздушная закалка (см. § 39). Здесь следует уточнить понятие нормализации. Под нормализацией понимают такую термическую обработку стали, при которой охлаждение на воздухе приводит к распаду аустенцта в температурном интервале перлитного превращения. Поэтому если охлаждение легированной стали на воздухе дает мартенсит, как в стали 18Х2Н4ВА, то такой процесс никакого отношения к нормализации не имеет.

Нормализацию широко применяют взамен отжига для устранения пороков стали, возникших при горячей деформации и термической обработке, причем во многих случаях нормализация дает лучшие результаты, чем отжиг. Например, строчечность в стали легче устранить нормализацией, так как при большем, переохлаждении аустенита феррит выделяется не только на вытянутых шлаковых и сульфидных включениях, но и во всем объеме аустенитного зерна.

Если исходная структура стали была кристаллографически упорядоченной (например, видманштеттовой), то для обеспечения структурной перекристаллизации аустенита проводят высокотемпературную нормализацию. Например, отливки из стали 35Л следует нагревать под нормализацию до 950-970° С, т. е. примерно на 150° С выше Лсд.

В заэвтектоидной стали нормализация устраняет грубую сетку вторичного цементита. При нагреве выше точки Аст (линия ES) вторичный цементит растворяется, а при последующем ускоренном охлаждении на воздухе он не успевает образовать грубую сетку, понижающую свойства стали. Например, если после горячей прокатки в инструментальных сталях У11-У13 имеется грубая цементитная сетка, то перед сфероидизирующим отжигом ееустра-няют нормализацией с нагревом до 850° С и последующим охлаждением, ускоренным с помощью вентиляторов,

; ОчеБЬ часто нормализация служит для общего измельчения структуры перед закалкой. Если в стали перед закалкой имеются -грубые выделения избыточного феррита, то при нагреве под закалку аустенит не успевает как следует гомогенизироваться. Участки аустенита, соответствующие местам залегания грубых включений феррита, будут обеднены углеродом и после закалки ме приобретут необходимую твердость. После предварительной нормализации измельчаются выделения Избыточного феррита, эвтектоид становится более дисперсным и тем самым облегчается быстрое образование гомогенного аустенита при нагреве под закалку.

Нормализацию используют и как окончательную обработку средне- и высокоуглеродистых доэвтектоидных сталей, если требования к свойствам умеренные и необязательна закалка с высоким отпуском.

В заключение отметим, что скорость охлаждения на воздухе зависит от массы изделия и отношения его поверхности к объему, вследствие чего эти факторы сказываются на получаемой структуре и свойствах нормализованной стали.

6. Патентирование

Для получения высокопрочной канатной, пружинной и рояльной проволоки применяют изотермическую обработку, которая известна с 70-х годов XIX в. и получила название патентирова-ния. Проволоку из углеродистых сталей, содержащих от 0,45 до 0,85% С, нагревают в проходной печи до температуры на 150- 200° С выше Лсз, пропускают через свинцовую или соляную ванну с температурой 450-550° С и наматывают на приводной барабан. Распад аустенита проходит около изгиба С-кривой вблизи нижней границы температурного интервала перлитного превращения (с.:, рис. 81). По выходе из ванны проволока имеет феррито-цементит-ную структуру с очень малым межпластиночным расстоянием. Ее принято называть сорбитом патентирования и трооститом. Избыточный феррит или вторичный цементит не успевают образоваться и вся структура является квазиэвтектоидной.

После патентирования проволоку подвергают многократному холодному волочению с большим суммарным обжатием. Обычно получают проволоку с пределом прочности, равным 150-200 кгс/мм. На стали У9А, полученной вакуумно-дуговым переплавом для устранения вредного влияния неметаллических включений и примесей, после патентирования и холодной протяжки -С суммарным обжатием 99% был достигнут рекордный уровень предела прочности 500 кгс/мм.

В получении высокопрочного состояния патентирование играет двоякую роль. Во-первых, благодаря ему проволока способна выдерживать большие обжатия при холодной протяжке без обрывов. :Зто обеспечивается структурой тонкопластинчатого перлита и от-