Отпуск стали

0тпуск - операция термической обработки, включающая нагрев закаленной стали до температур ниже А₁, выдержку при этой температуре, охлаждение.

Цель отпуска - уменьшение внутренних напряжений в металле и получение требуемых структуры и свойств.

При нагреве закаленной стали со структурой мартенсита или мартенсита и аустенита остаточного протекают следующие превращения. До температуры 100 ⁰С (стадия предвыделения) в мартенсите происходит диффузионное перераспределение углерода. Образуются ультрамикроскопические объемы с содержанием углерода и структурой, близкими к аналогичным показателям той фазы, которая должна выделиться. На первой стадии отпуска в интервале температур 100...200 ⁰С в результате выделения из мартенсита углерода образуется e - карбид (Fe_2,4C) в виде тонких пластин. Решетка карбида когерентно связана с решеткой мартенсита, который значительно обеднен углеродом (0,25...0,35 %С). На второй стадии (200...300 ⁰С) аустенит остаточный превращается в смесь мартенсита с 0,25...0,35 % С и когерентного e - карбида. Одновременно происходит дальнейшее выделение углерода из мартенсита, который обедняется углеродом (0,1 % С), становясь отпущенным, решетка его из тетрагональной трансформируется в кубическую. Обогащаясь углеродом, e - карбид превращается в цементит Fe₃C.

На третьей стадии отпуска (300...350 ⁰С) заканчивается выделение углерода из мартенсита, который становится ферритом. Происходит срыв когерентности решетки феррита и цементита. В конечном итоге к концу третьей стадии отпуска формируется смесь феррита и цементита. Дальнейший нагрев стали приводит к коагуляции (рост с одновременным округлением) ферритно-цементитной смеси. Зернистая феррито-цементитная смесь, образующаяся при отпуске (350...500 ⁰С) из мартенсита, называется трооститом отпуска, при 500...650 ⁰С - сорбитом отпуска, выше 650 ⁰С - перлитом отпуска.

Троостит, сорбит и перлит отпуска в отличие от получаемых из аустенита при непрерывном охлаждении имеют зернистое, а не пластинчатое строение. Стали с зернистой структурой характеризуются более высокой пластичностью и лучшей обрабатываемостью резанием.

Низкий отпуск включает нагрев закаленной стали до 150...250 ⁰С. Он применяется для придания поверхностным слоям изделий высоких твердости и износостойкости. Низкий отпуск, несколько уменьшающий внутренние напряжения, повышающий вязкость стали при сохранении ее высокой твердости, широко применяют при изготовлении измерительного, режущего и штампового инструмента (шаблоны, фрезы, метчики, зубила, штампы, волоки и др.), для деталей после цементации.

При среднем отпуске закаленная сталь нагревается до 300...400 ⁰С, чем обеспечивается получение структуры троостита отпуска, обладающего достаточными твердостью (40...55 HRC) и прочностью при высоком пределе упругости.

Средний отпуск еще в большей степени, чем низкий, способствует уменьшению внутренних напряжений и наиболее часто применяется при термической обработке рессор и пружин.

Рис. 92. Зависимость механических свойств стали от температуры отпуска

Закалку с высоким отпуском поэтому называют термическим улучшением и применяют для ответственных деталей из среднеуглеродистых сталей (коленчатые валы, шатуны и т. д.).

На рис. 92 представлена зависимость механических свойств углеродистой стали от температуры отпуска.

Дата добавления: 2014-01-05