Отжиг, уменьшающий напряжения

Отжиг для снятия остаточных напряжений основан на том, что при нагреве упругонапряженного металла снижается уровень критического напряжения сдвига ниже уровня действующих в металле остаточных напряжений, в результате чего остаточные напряжения снижаются. Чем выше температура нагрева, тем в большей степени снижаются напряжения. При этом происходит консервативное перемещение дислокаций в своих плоскостях скольжения после исчезновения части закреплений дислокаций узлами дислокационных сеток и различными физико-химическими неоднородностями.

Сдвиговая кинетика снятия напряжений характеризуется быстрым уменьшением остаточных напряжений до уровня, близкого к значению критического напряжения сдвига, соответствующего температуре отжига, с последующим очень слабым уменьшением напряжений в течение длительного времени. Кинетика снятия и уровень остаточных напряжений после отжига определяются не его длительностью, а температурой нагрева.

При низких температурах напряжения могут сниматься лишь по диффузионному механизму, при котором напряжения снимаются очень медленно и требуется очень длительная выдержка (несколько десятков часов).

Технология отжига отливок из серого чугуна предусматривает нагрев до температуры 430 - 600 ⁰С с выдержкой от 0,5 до 5,0 ч в зависимости от размеров и сложности формы отливок с последующим охлаждением вместе с печью. Технология реализует сдвиговый механизм снятия напряжений. Медленное охлаждение предотвращает образование новых напряжений в результате возможного появления температурных градиентов при быстром охлаждении. Отжиг стальных отливок, штамповок и сварных узлов проводится при температуре 550 - 680 ⁰С в зависимости от исходного структурного состояния изделия и требуемых механических свойств. Длительность выдержки определяется расчетом от 2 до 4 мин на 1 мм толщины изделия и не превышает обычно 2 - 3 ч. Снятие напряжений происходит по сдвиговому механизму.

Однако если после термической обработки на высокую твердость (50 - 60 HRC) изделия шлифуются, то для снятия шлифовочных напряжений, предотвращения коробления изделий при длительной эксплуатации и возможного образования шлифовочных трещин проводят отжиг (“старение”) при температурах 120 - 140 ⁰С с длительностью выдержки от 12 до 48 ч. Механизм снятия напряжений при таком отжиге стали - диффузионный.

Сдвиговое снятие напряжений в чистом алюминии и чистой меди достигается при температуре 150 ⁰С в течение 0,5 - 1,0 ч, в двойных латунях от Л90 до Л62 при 200 ⁰С; ЛС 59-1 - 285 ⁰С, 1 ч; ЛА 77-2 - 350 ⁰С, 1 ч. Технический титан отжигают при температуре 500 °С, титановые сплавы - при 550 - 600 ⁰С с выдержками 0,5 - 1,0 ч.