Химико-термическая обработка металлов

ЛЕКЦИЯ № 9

Отпуск

Отпуск (рис. 86.3) включает три стадии:

1. Нагрев закаленной стали до определенной температуры ниже критической точки Ас ₁ (727 °C).

2. Выдержку при заданной температуре.

3. Охлаждение с произвольной скоростью.

Цель отпуска – уменьшение остаточных напряжений в закаленной детали.

Различают три вида отпуска.

Низкий отпуск (t _отп. = 150 – 250 °C), при низком отпуске из мартенсита закалки М_зак выделяется ε-карбид железа (Fе₂С) и образуется мартенсит отпуска (М + Fе₂С):

М_зак → М + Fе₂С.

Происходит частичное уменьшение закалочных напряжений.

Низкий отпуск применяется при термический обработке изделий, требующих высокой твердости и износостойкости, например, режущего и измерительного инструмента.

Средний отпуск (t _отп. = 250 – 450 °C); при этом виде отпуска протекает процесс диффузионного разложения мартенсита закалки, образуется троостит отпуска – высокодисперсная смесь феррита и цементита зернистого строения:

М_зак → Т_отп. (α + Fе₂С).

Достигается полное снятие внутренних напряжений.

Средний отпуск применяется при термический обработке пружин, рессор, ударного инструмента.

Высокий отпуск (t _отп. = 450 – 650 °C); протекает процесс диффузионного разложения мартенсита закалки, при этом образуется сорбит отпуска – дисперсная смесь феррита и цементита зернистого строения:

М_зак → С_отп. (α + Fе₂С).

Применяется при термический обработке высоконагруженных конструкционных деталей (валы, оси).

Операция, включающая стадии закалки и высокого отпуска, называется термическим улучшением.

δ, ψ,

HB, σ_в, σ_0,2

HB, σ_в, σ_0,2

δ, ψ

t _отп, ºC

Рис. 86.8. Влияние температуры отпуска на механические свойства углеродистой стали

Сорбит и троостит отпуска имеют зернистое строение, такие структуры, при одинаковом σ_в, обладают большими значениями δ, σ_0,2 и КС по сравнению с одноименными пластинчатыми структурами, образующимися в процессах отжига и нормализации.

Увеличение температуры отпуска приводит к увеличению δ и ψ и к снижению σ_в и НВ стали (рис.86. 8).

Контрольные вопросы

1. Назовите предварительные и окончательные виды термической обработки стали.

2. Какие этапы включает отжиг стали?

3. В чем заключается диффузионный отжиг стали? Назначение этой операции?

4. Что такое зональная и дендридная ликвация?

5. Чем отличаются полный и неполный отжиг стали?

6. В какой среде производят охлаждение детали с температуры нагрева в процессе нормализации?

7. Назовите цель и основные этапы закалки стали.

8. Обоснуйте выбор оптимальных температур закалки до- и заэвтектоидных сталей.

9. Что такое закаливаемость стали? От каких факторов она зависит?

10. Дайте определение прокаливаемости стали. От каких факторов она зависит?

11. Назовите цель и стадии отпуска.

12. Как изменяются структура и механические свойства закаленной стали в зависимости от температуры отпуска?

Химико – термической обработкой (ХТО) называют технологичечские процессы диффузионного насыщения поверхностного слоя деталей различными химическими элементами с целью изменения химического состава и строения металла и получения за счет этого необходимых механических свойств.

При ХТО протекают следующие процессы:

1. Диссоциация исходных веществ с образованием насыщающего элемента в атомарном состоянии, например: 2CО → CО₂ + С или NH₃ → 3H + N.

2. Адсорбция (поглощение) атомов насыщающего элемента поверхностью детали, подвергающейся ХТО.

3. Диффузия атомов насыщающего элемента в поверхностный слой детали.

4. Взаимодействие насыщающего элемента с металлом, сопровождающееся изменением фазового и химического состава поверхностного слоя, например: 3N + 4Fe → Fe₄N₃.

Поверхностный слой детали, подвергшийся ХТО, и отличающийся от исходного металла по химическому составу и строению, называется диффузионным слоем. Металл детали под диффузионным слоем с исходным составом и строением называется сердцевиной.

Дата добавления: 2017-01-13