3. Отпуск стали

Отпуск стали - это вид термической обработки, следу­ющий за закалкой и заключающийся в нагреве стали до определенной температуры (ниже точки А_С1,), выдержке и охлаждении. Цель отпуска – получение более равновес­ной по сравнению с мартенситом структуры, снятие внут­ренних напряжений, повышение вязкости и пластичности. Основной процесс происходящий при отпуске – распад мартенсита, т.е. выделение углерода из пересыщенного твердого раствора в виде карбида железа. Кроме этого при отпуске происходит распад остаточного аустенита. Разли­чают низкий, средний и высокий отпуск.

Низкий отпуск проводится при температуре 150-200 °С. В результате снимаются внутренние напряжения, происходит некоторое увеличение пластичности и вязко­сти без заметного снижения твердости и износостой­кости. Образуется структура мартенсит отпуска. Мартен­сит отпуска отличается от мартенсита закалки наличием мелкодисперсных частиц карбидов и меньшей степенью тетрагональности кристаллической решетки. Низкому отпуску подвергают режущий и мерительный инструмент, а также детали, которые долж­ны обладать высокой твердостью и износостойкостью.

При среднем отпуске производится нагрев до 350-450 °С. При этом происходит некоторое снижение твердо­сти при значительном увеличении предела упругости и улучшении сопротивляемости действию ударных нагрузок. Структура стали представляет собой тростит отпус­ка, который имеет зернистое, а не пластинчатое строение. Применяется для пружин, рессор, ударного инструмента.

Высокий отпуск проводится при 550-650 ⁰С. В резуль­тате твердость и прочность снижаются значительно, но сильно возрастают вязкость и пластичность и получает­ся оптимальное для конструкционных сталей сочетание механических свойств. Структура стали - сорбит отпус­ка с зернистым строением цементита. Применяется для деталей, подвергающихся действию высоких нагрузок. Термическая обработка, состоящая из закалки и высоко­го отпуска, называется улучшением. Она является основ­ным видом обработки конструкционных сталей.

Продолжительность выдержки при отпуске зависит, прежде всего, от размеров деталей: чем они больше, тем длительнее выдержка. Низкий отпуск инструментов обычно происходит в течение 0,5-2,5 ч. Для измеритель­ных инструментов назначают более длительный отпуск (до 10-15ч). Длительность высокого отпуска составля­ет от 1-2 ч для деталей небольшого сечения до 6-8 ч для крупных деталей (например, дисков и роторов турбин).

4. Обработка холодом

Сущность этого метода заключа­ется в дополнительном, более полном превращении ос­таточного аустенита закаленной стали в мартенсит. Ос­таточный аустенит снижает твердость, приводит к изме­нению размеров деталей в процессе эксплуатации.

Обработка холодом состоит в том, что закаливаемые де­тали на некоторое время погружают в среду, имеющую тем­пературу ниже 0°С. Наиболее часто применяемая темпе­ратура -80⁰С, охлаждением при такой температуре до­биваются полного или почти полного мартенситного превращения. Производить обработку холодом нужно сразу же после закалки. Такой обработке подвергают измерительный инструмент, части точных механизмов, детали шарикопод­шипников и т. п. Обработка холодом не уменьшает внутрен­них напряжений, поэтому после нее необходим отпуск.

При обработке деталей холодом следует учитывать свойства стали и способность остаточного аустенита при комнатных температурах стабилизироваться. Поэтому, например, для среднеуглеродистых конструкционных сталей, разрыв между закалкой и обработкой холодом регламентируется во времени. Для некоторых сталей, не особенно склонных к стабилизации остаточного аустени­та, выдержку во времени между закалкой и обработкой холодом можно увеличить до 3 ч.

Выводы по лекции

Термической обработкой называется совокупность операций нагрева, выдержки и охлаждения твердых металлических сплавов с целью получения заданных свойств за счет изменения внутреннего строения и структуры.

Цель термообработки - придание сплавам таких свойств, которые требуются в процессе эксплуатации изделий. В результате термообработки получают лучшее сочетание механических свойств и хорошие физико-химические показатели. Иногда термообработка является промежуточной операцией, снижающей твердость стали и улучшающей ее обрабатываемость резанием. Упрочнению термообработкой подвергаются до 8-10 % общей выплавки стали в стране, а в машиностроении - 40 % .

Вопросы для самопроверки

1. Какая термическая обработка называется отжигом? Цель отжига.

2. Какие вы знаете виды отжига?

3. Что такое закалка стали? Цель закалки.

4. Назовите способы охлаждения при закалке.

5. Что такое отпуск стали? Цель отпуска.

6. Какие вы знаете виды отпуска.