Причины разупрочнение при увеличении температуры отпуска:
1)уменьшения концентрации углерода в α-растворе;
2)нарушения когерентности на границе карбид – матрица и снятия упругих микронапряжений;
3)коагуляции карбидов и увеличения межчастичного расстояния;
4)развития возврата и рекристаллизации.
В разных температурных интервалах преобладает действие разных факторов разупрочнения в соответствии с интенсивностью развития тех или иных структурных изменений.
11
Температурный интервал отпуска сталей
По температуре нагрева различают низкий, средний и высокий
отпуск.
Низкий отпуск на отпущенный мартенсит (120 – 250 °С) широко применяют после закалки инструментов, цементованных и
цианированных изделий и после поверхностной закалки. Цель низкого отпуска – уменьшение остаточных закалочных
напряжений; температуру низкого отпуска выбирают такой, чтобы твердость и износостойкость не снизились или слабо снизились.
Выдержка не превышает 1 – 3 ч..
Разновидность низкого отпуска — стабилизирующий отпуск. Применяется для таких изделий, как мерительный инструмент высокого класса точности и прецизионные подшипники.
Вредное влияние остаточного аустенита устраняют, уменьшая его количество при обработке холодом.
Стабилизации мартенсита и напряженного состояния достигают низким (стабилизирующим) отпуском при 100 – 180 °С с выдержкой до
150 ч. |
12 |
|
Температурный интервал отпуска сталей
Средний отпуск на троостит (350 – 450°С) – сравнительно редкая операция. Ее используют тогда, когда необходимо сочетание высокой прочности, упругости и вместе с тем достаточной вязкости. Среднему отпуску подвергают пружины и рессоры.
Высокий отпуск на сорбит (450 – 650 °С) широко применяют в машиностроении к изделиям из конструкционной стали, которые должны характеризоваться не только достаточной прочностью, но и хорошей сопротивляемостью ударным нагрузкам.
Двойная операция получения сорбита – закалка с высоким отпуском – называется улучшением. Эту операцию применяют к
среднеуглеродистым сталям, содержащим от 0,35 до 0,6 % С. Такие стали называют улучшаемыми в отличие от низкоуглеродистых - цементуемых.
13
Вторичное твердение
Вторичное твердение при отпуске стали с 0,32 % С и 1,36 % V
Красностойкость закаленной стали – способность ее сопротивляться смягчению при нагреве.
В сталях с добавками Ti, Mo, V или W при повышении температуры отпуска после обычного разупрочнения, вызванного распадом мартенсита и коагуляцией частиц цементита, после отпуска
при 500 – 600 оС твердость возрастает. Это явление называют вторичным твердением.
Причины вторичного твердения – образование кластеров из атомов легирующего элемента и углерода (им часто соответствует максимум твердения) и замена растворяющихся грубых частиц цементита более дисперсными выделениями специального карбида (TiC, VC, Мо2С или W2C).
Во время вторичного твердения с ростом предела
текучести увеличивается и вязкость. |
14 |
Отпуск мартенситно-стареющих сталей
Влияние температуры отпуска на механические свойства мартенситно- стареющей стали с 18% Ni, 7% Со, 4,5% Мо и 0,3% Ti.
Упрочнение вызвано образованием сегрегаций на дислокациях и частично когерентных выделений промежуточных фаз типа Ni3Ti и Ni3Mo.
Разупрочнение связано:
1)с заменой дисперсных выделений этих фаз более грубыми стабильными выделениями с большим расстоянием между частицами и,
2)с обратным мартенситным превращением α –> γ, сопровождающимся растворением интерметаллидов в аустенитной фазе.
По сравнению с закаливаемыми на мартенсит сталями, безуглеродистые МСС при той же прочности отличаются большим сопротивлением хрупкому разрушению. Это
важнейшее их преимущество. |
15 |
|
Отпускная хрупкость
В температурном интервале примерно 250
– 400°С развивается необратимая отпускная хрупкость.
• Ударная вязкость закаленной стали после отпуска в интервале 250 – 400оС меньше, чем после отпуска ниже 250 °С.
• Если охрупченную сталь, отпущенную при 250 – 400оС, отпустить при более высоких температурах для перевода в вязкое состояние, то повторный отпуск в интервале 250 – 400 °С не возвращает
Зависимость ударной вязкости при сталь в хрупкое состояние. |
|
20 оС от температуры отпуска стали• Поэтому отпускную хрупкость, |
|
37XH3A (Л. В. Смирнов, В. Д. |
развивающуюся в интервале 250 – 400 °С, |
Садовский): |
|
1 — после обычной закалки и |
и называют необратимой. |
часового отпуска с последующим |
|
охлаждением в воде; 2 — после |
16 |
ВТМО |
|
Отпускная хрупкость
В температурном интервале примерно 450 – 600°С развивается обратимая отпускная хрупкость.
• Если сталь, охрупченную в результате отпуска при 450 – 600° С (с любой скоростью охлаждения), вновь нагреть до температур выше 600 °С и быстро охладить, то ударная вязкость восстанавливается.
•Если после этого сталь вновь попадает в опасный интервал температур отпуска, то она повторно охрупчивается.
Зависимость ударной вязкости при |
|
|
20 оС от температуры отпуска стали•Новый нагрев выше 600 °С с быстрым |
||
37XH3A (Л. В. Смирнов, В. Д. |
охлаждением устраняет хрупкость и т.д. |
|
Садовский): |
Поэтому рассматриваемое явление |
|
1 — после обычной закалки и |
называют обратимой отпускной |
|
часового отпуска с последующим |
|
|
охлаждением в воде; 2 — после |
хрупкостью. |
17 |
ВТМО |
|
|
Закономерности развития отпускной хрупкости
1.Углеродистые стали, содержащие менее 0,5% Mn, не склонны к обратимой отпускной хрупкости. Эта хрупкость проявляется только у легированных сталей.
2.Легированные стали очень высокой чистоты совершенно не склонны к отпускной хрупкости.
3.Скорость и степень развития отпускной хрупкости зависят от температуры и времени выдержки стали в опасном температурном интервале (450–600° С).
4.Кратковременный (несколько минут) повторный нагрев до температур выше 600° С с последующим быстрым охлаждением может полностью устранить обратимую отпускную хрупкость.
5.Структура стали в состоянии отпускной хрупкости – феррит и карбид. Разрушение при ударных испытаниях происходит преимущественно по границам исходных аустенитных зерен.
6.Стали с высокой склонностью к отпускной хрупкости рекомендуется и при отжиге ускоренно охлаждать в опасном
интервале температур.
18
Меры борьбы с обратимой отпускной хрупкостью
Основные меры борьбы с отпускной хрупкостью стали:
1)уменьшение содержания вредных примесей;
2)ускоренное охлаждение с температуры высокого отпуска (выше 600 °С);
3)введение небольших добавок молибдена (0,2 – 0,3%);
4)использование высокотемпературной термомеханической обработки.
19