Термомеханическая и механотермическая обработка

Отпуск и искусственное старение

Отпуск — это заключительная операция термической обработки стали, которая заключается в нагреве ниже температуры перлитного превращения 727°С, выдерж­ке и последующем охлаждении. При отпуске формиру­ется окончательная структура стали. Цель отпуска — получение заданного комплекса механических свойств стали, а также полное или частичное устранение зака­лочных напряжений.

Различают следующие виды отпуска:

— низкий отпуск проводят при 150—200°С для сни­жения внутренних напряжений и некоторого уменьшения хрупкости мартенсита. Закаленная сталь после низкого отпуска имеет структуру отпу­щенного мартенсита, твердость ее почти не снижа­ется, а прочность и вязкость повышаются. Низкий отпуск применяют для углеродистых и низколегированных сталей, из которых изготавливается режущий и измерительный инструмент, а также для машиностроительных деталей, которые долж­ны обладать высокой твердостью и износостойко­стью.

— средний отпуск проводят при 350—450°С для неко­торого снижения твердости при значительном увеличении предела упругости. Структура стали представляет троостит отпуска, обеспечивающий высокие пределы прочности, упругости и выносли­вости, а также улучшение сопротивляемости дей­ствию ударных нагрузок. Этот отпуск применяют для пружин, рессор и для инструмента, который должен иметь значительную прочность и упру­гость при достаточной вязкости. -- высокий отпуск проводят при 440—65О°С для до­стижения оптимального сочетания прочностных, пластических и вязких свойств. Структура стали представляет собой однородный сорбит отпуска с зернистым строением цементита. Высокий отпуск применяется для конструкционных сталей, дета­ли из которых подвергаются действию высоких напряжений и ударным нагрузкам. Термическая обработка, состоящая из закалки с высоким отпус­ком (улучшение), является основным видом терми­ческой обработки конструкционных сталей: Искусственное старение — это отпуск при невысоком нагреве. При искусственном старении детали нагрева­ют до температуры 120—150°С и выдерживают при ней в течение 10—35 часов. Длительная выдержка позволя­ет, не снижая твердости закаленной стали, стабилизи­ровать размеры деталей.

Искусственное старение значительно ускоряет про­цессы, которые происходят при естественном старении. Естественное старение заключается в выдержке деталей и инструмента при комнатной температуре и длится три и более месяцев.

Повысить комплекс механических свойств стали по сравнению с обычной термической обработкой позво­ляют методы, сочетающие термическую обработку с пластическим деформированием.

Термомеханическая обработка (ТМО) заключается в сочетании пластической деформации стали в аустенитном состоянии с закалкой. После закалки проводят низ­котемпературный отпуск (рис. 19).

В зависимости от температуры, при которой сталь подвергают пластической деформации, различают два основных способа термомеханической обработки: — высокотемпературную термомеханическую обработ­ку (ВТМО), при которой деформируют сталь, нагре­тую до однофазного аустенитного состояния (выше линии GS на диаграмме железо—цементит). Степень деформации составляет 20—30 %. После деформа­ции следует немедленная закалка (рис. 19, А);

Аустенизация

Деформация

Деформация

Отпуск

А) ВТМО Б) НТМО

Рис. 19 Схема термомеханической обработки стали

— низкотемпературную термомеханическую обработ­ку (НТМО), при которой сталь деформируют в об­ласти устойчивости переохлажденного аустенита (400—600°С). Степень деформации составляет 75— 95 %. Сразу после деформации проводят закалку (рис. 19, Б).

В обоих случаях после закалки следует низкотемпе­ратурный отпуск (100—300°С).

Термомеханическая обработка позволяет получить очень высокую прочность при хорошей пластичности и вязкос­ти. Наибольшее упрочнение достигается при НТМО, но проведение ее более сложно по сравнению с ВТМО, так как требуются более высокие усилия деформации. ВТМО бо­лее технологична, она обеспечивает большой запас пластич­ности и лучшую конструктивную прочность.

Механотермическая обработка, так же как и термоме­ханическая, сочетает закалку и деформирование, но имеет обратный порядок этих процессов: сначала сталь подвергают термической обработке, а затем деформиру­ют. Одним из видов механотермической обработки яв­ляется патентирование.

Патентирование заключается в термической обработ­ке с последующей деформацией на 90—95 %. Такая об­работка позволяет достичь высокого предела прочнос­ти тонкой проволоки из высокоуглеродистой стали

Дата добавления: 2014-01-07