Этапы распада пересыщенного твердого раствора при отпуске.

Отпуском называется нагрев закаленной стали до температур ниже критической точки Ас1 выдержка при этой температуре с последующим охлаждением (обычно на воздухе) . Отпуск является окончательной термической обработкой. Целью отпуска является изменение строения и свойств закаленной стали: повышение вязкости и пластичности, уменьшение твердости, снижение внутренних напряжений. С повышением температуры нагрева прочность обычно уменьшается, а удлинение, сужение, а также ударная вязкость растут. При отпуске происходит несколько процессов. Основной —распад мартенсита, состоящий в выделении углерода в виде карбидов. Кроме того, распадается остаточный аустенит, совершаются карбидное превра­щение и коагуляция карбидов, уменьшаются несовершенства кристалли­ческого строения-твердого раствора и остаточные напряжения.

Фазовые превращения при отпуске принято разделять на три пре­вращения в зависимости от изменения.

Виды отпуска:

1) Низкотемпературный отпуск (низкий отпуск):Исходная структура – мартенсит закалки, температура отпуска t_отп= 150–250°C. В результате отпуска – мартенсит отпуска и-карбиды.При повышении температуры активизируется диффузия. Часть атомов углерода покидает кристаллы мартенсита, концентрируется в локальных областях, где образуется карбид железа (-карбид). Размеры этих карбидов очень небольшие. Результат низкого отпуска: уменьшение степени пересыщенности мартенсита и, как следствие, снижение внутреннего напряжения, немного снижается твердость и прочность. Мартенситная структура в целом сохраняется, снижается склонность стали к хрупкому разрушению. Проводят для инструментальных сталей; после закалки токами высокой частоты; после цементации.

2) Среднетемпературный отпуск (средний отпуск):Исходная структура – мартенсит закалки, температура отпуска t_отп= 250–450°C. В результате отпуска – тростит отпуска.При повышении температуры активизируется диффузия. Диффузия углерода при такой температуре достаточна для превращения мартенсита в перлитную структуру, но не достаточна для перемещения углерода на большие расстояния. В итоге образуется смесь феррита и цементита. Особенности среднего отпуска: маленький размер кристаллов, кристаллы равноостные, мелкодисперсные. Такая структура называется тростит отпуска. Такая структура обладает высокой прочностью и твердостью и достаточным запасом пластичности. Используется для ответственных, сильно нагреваемых деталей (пружины, рессоры).

3) Высокотемпературный отпуск (высокий отпуск):Исходная структура – мартенсит закалки, температура отпуска t_отп= 450–650°C. В результате отпуска – сорбит отпуска.Процессы аналогичны среднему отпуску, но увеличивается расстояние, на которое смещаются атомы углерода. Диффузия происходит интенсивнее, чем в случае среднетемпературного отпуска, увеличиваются размеры кристаллов феррита и цементита. Такая структура называется сорбит отпуска. В результате высокого отпуска повышается пластичность, снижается хрупкость, одновременно уменьшается твердость и прочность. Используется для ответственных, сильно нагреваемых деталей под ударными нагрузками.Комплекс термической обработки, включающий закалку и высокий отпуск, называется улучшением.

Этапы распада пересыщенного твердого раствора при старении.

В процессе старения происходит распад пересыщенного твердого раствора, что сопровождается упрочнением сплава. Различают естественное старение, происходящее при комнатной температуре, и искусственное, происходящее при повышенной температуре. При повышении температуры скорость выделения частиц увеличивается. Три этапа:1.Начальная стадия характеризуется увеличением периода кристаллической решетки твердого раствора, которое обусловлено образованием в аустените скоплений атомов растворенных элементов у устойчивых группировок вакансий. 2.Вторая стадия распада включает в себя зарождение и некоторый рост карбидных частиц на дефектах кристаллического строения.

3.Третья стадия распада - коагуляция выделений и окончательное снятие пересыщения - проявляется как диффузионный рост частиц при понижении их плотности.Скорость распада пересыщенного твердого раствора увеличивается при повышении температуры нагрева. После фиксации пересыщенного твердого раствора в охлаждающей среде твердость и прочность сплава с течением времени возрастают. Это явление называется старением сплава. Помимо этого, при старении освобождаются внутренние напряжения, возникшие при отливке или штамповке.