Отжиг - это процесс термической обработки, который изменяет физические свойства металла с целью повышения его пластичности и облегчения обработки.
Металлы нагревают выше температуры рекристаллизации и выдерживают при постоянной температуре в течение необходимого времени, после чего им дают остыть. Этот метод изменяет внутреннюю микроструктуру металла, поскольку атомы диффундируют через твердый материал, уменьшая количество дислокаций (линейных дефектов в кристаллической структуре металла), увеличивая размер зерен в структуре и уменьшая напряжения, в результате чего материал становится более пригодным для обработки.
Процесс состоит из трех этапов: восстановление, рекристаллизация и рост зерна.
ЭТАП 1: СНЯТИЕ НАПРЯЖЕНИЙ
Стадия снятия напряжений включает в себя нагрев металла для его размягчения и устранения дислокаций и внутренних напряжений. Процесс нагрева обеспечивает энергию, необходимую для разрыва связей, и увеличивает скорость диффузии атомов через твердый материал.
ЭТАП 2: РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ
На стадии рекристаллизации будут формироваться новые "свободные от деформаций" зерна, замещающие зерна, деформированные дислокациями и внутренними напряжениями. Если довести процесс до стадии "роста зерен", зерна будут продолжать увеличиваться в размерах.
ЭТАП 3: РОСТ ЗЕРЕН
Если процесс отжига продолжается после стадии рекристаллизации, наступает стадия роста зерна. Фрагмент металла с крупным зерном имеет более высокую пластичность и обрабатываемость, но более низкий предел текучести, чем фрагмент того же материала с более мелким зерном. Размер полученных зерен зависит как от температуры, так и от времени обработки. После обработки отожженного металла его прочность можно повысить, подвергая его таким процессам, как закалка и отпуск.
УДАЛЕНИЕ ДИСЛОКАЦИЙ С ПОМОЩЬЮ ОТЖИГА
Когда к металлу прикладывается напряжение, может произойти пластическая деформация, которая генерирует дефекты в кристаллической структуре, известные как "дислокации". Чем больше количество дислокаций в структуре материала и чем больше они движутся друг против друга, тем тверже становится материал. Таким образом, целью отжига является предотвращение этого путем уменьшения количества дислокаций.
ОТРАСЛИ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ПЕЧИ ДЛЯ ОТЖИГА
Отжиг используется в различных направлениях металлообработки, таких как производство стали, производство листового металла или изготовление ювелирных изделий. При одинаковом подходе к процессу, масштаб его выполнения зависит от отрасли. На производственных предприятиях будут использоваться большие установки для отжига больших партий материала, в то время как ювелиры могут использовать маленькую печь или даже паяльную лампу для отжига изготовленных на заказ ювелирных изделий. Хотя паяльная лампа может быть удобной для некоторых случаев, печь или термошкаф с цифровым управлением всегда будет обеспечивать большую точность, однородность температуры и воспроизводимость результата.
ТЕМПЕРАТУРА ОТЖИГА, НЕОБХОДИМАЯ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
Различные металлы имеют разную температуру отжига. В таблице ниже приведены примеры металлов, которые обычно используются в производстве и ювелирном деле, а также их диапазоны отжига и плавления.
Металл | Температура отжига* | Температура плавления* |
Алюминий | 300 – 410°C | 660°C |
Латунь | 500 – 550°C | >930°C |
Медь | 371 – 649°C | 1084°C |
Золото (24 карата) | 200°C | 1064°C |
Платина | 700°C | 1768°C |
Нержавеющая сталь | >1000°C | 1400 – 1510°C |
Серебро | 649°C | 894°C |