5.3.4. Отпуск стали.

Нагрев закаленной стали в интервале температур от 150° С до температуры ниже линии PSK в целях понижения твердости, повышения пластичности и вязкости уменьшения внутренних напряжений называется отпуском стали.

В начальной стадии отпуска мартенсит содержит некоторое количество углерода. При отпуске углеродистой стали выше 200° С происходит распад остаточного аустенита, при этом резко уменьшаются напряжения. При отпуске легированной стали происходит изменение карбидов.

Отпуск оказывает значительное влияние на механические свойства легированной конструкционной стали: повышает предел текучести, вязкость и пластичность при некотором снижении прочности. Интенсивность снижения прочности зависит от легирующих элементов. Кремний, кобальт, хром, молибден, вольфрам и ванадий задерживают снижение твердости и прочности.

Если детали ранее подвергались отпуску, то повторный отпуск слабо снижает внутренние напряжения.

Легированные стали после отпуска охлаждают с повышенной скоростью. При медленном охлаждении этих сталей может появиться хрупкость, вызванная выделением карбида на границах зерен стали.

Нагрев деталей при отпуске производится в ваннах, заполненных расплавленным свинцом, оловом, солями или в воздушной среде. В подвижных мастерских нагрев де­талей производят на металлических плитах, контролируя температуру по цветам побежалости стали.

5.4. Химико – термическая обработка сталей.

Химико-термической обработкой сталей называется процесс насыщения поверхности стальных деталей углеродом, азотом, алюминием, хромом, кремнием, бором и дру­гими элементами в целях упрочнения поверхности детали, повышения твердости, износоустойчивости и сопротивляемости коррозии.

При химико-термической обработке используются процессы диссоциации, адсорбции и диффузии.

Диссоциация заключается в распаде молекул и образовании активных атомов, которые диффундируют в по­верхностные слои металла.

Адсорбция заключается в растворении активных атомов насыщающего элемента и поглощении их поверхностью металла.

Диффузия заключается в проникновении атомов насыщающего элемента в металл и образовании диффузионного поверхностного слоя с убывающей концентрацией диффундирующего элемента.

5.4.1. Цементация стали.

Цементация — процесс насыщения малоуглеродистой (в том числе легированной) стали, углеродом в целях повышения твердости, износоустойчивости и усталостной проч­ности. Оптимальное содержание углерода в цементированном слое 0,8—0,9%. После термической обработки цементированный слой приобретает твердость больше 58RC, сердцевина стали при этом сохраняет достаточную вязкость.

Цементация проводится в твердом, газообразном или жидком карбюризаторе (углеродистые вещества, способные отдавать углерод другому телу).

При цементации в твердом карбюризаторе детали кладут в ящики со свежей смесью, состоящей из 20—25% ВаС0₂ или NaC0₂, 3—5% СаС0₂ и 4—5% кокса; остальное — древесный уголь. При 930—950° С и длительности процесса 5—10 ч происходит образование цементирован­ного слоя глубиной от 0,5 до 2 мм. После цементации ящик с деталями охлаждается на воздухе.

Цементация в твердом карбюризаторе успешно вытесняется газовой цементацией. Для газовой цементации используется газ СО, природный газ, пропан, бутан. При этом способе цементации детали помещают в специальные печи, через которые пропускают цементирующий газ. Цементация в газообразном карбюризаторе сокращает длительность процесса в 2,5—3 раза, так как процесс под­дается регулированию значительно лучше, чем при цементации в твердом карбюризаторе.