конспект Термообработка

Отпускная хрупкость I рода (необратимая отпускная хрупкость)

Отпускная хрупкость II рода (обратимая отпускная хрупкость)

Отпускная хрупкость I рода присуща всем сталям, проявляется при отпуске стали в температурном интервале 250…350 оС. Оценивается отпускная хрупкость по снижению энергоемкости разрушения при ударных воздействиях. Легирующие элементы (кроме Si) не оказывают влияния на необратимую отпускную хрупкость. Кремний смещает

температурный интервал охрупчивания в область более высоких температур. (350…450

оС).

Отпуск при более высоких температурах снимает охрупчивание и повторный отпуск в опасном интервале температур не вызывает повторного охрупчивания стали (рис.

9.4).

Рис. 9.4 Влияние температуры отпуска на ударную вязкость стали с высокой склонностью к отпускной хрупкости (схема):

1- быстрое охлаждение в воде или масле; 2- медленное охлаждение на воздухе или с печью

Природа необратимой отпускной хрупкости: считается, что при низких температурах отпуска распад мартенсита происходит неравномерно (преимущественно по границам зерен, т.к. диффузионная подвижность углерода по границам выше). Неоднородность распада приводит к возникновению напряжений, максимум напряжений приходится на границы зерен. Поэтому при ударном нагружении происходит хрупкое межзеренное разрушение.

На другие характеристики отпускная хрупкость I род влияния не оказывает. Отпускная хрупкость II рода проявляется при отпуске в температурном интервале

500…650 оС и замедленном охлаждении с температур отпуска.

К отпускной хрупкости II рода склонны легированные стали (особенно содержащие Cr, Ni, Mn).

Хрупкость II рода называется обратимой, т.к. отпуск охрупченного металла с последующим быстрым охлаждением снимает охрупчивание , а новый отпуск с медленным охлаждением в опасном интервале температур вновь его вызывает.

Также как и необратимая отпускная хрупкость, отпускная хрупкость II рода не оказывает влияния на физико-механические свойства металла. Структурно она может проявляться только в повышенной травимости границ зерен, по которым происходит хрупкое межзеренное разрушение.

Причиной возникновения отпускной хрупкости II рода считается наличие в стали примесных атомов (P, Sn, Sb, As, S). Методом оже-спектроскопии установлено, что концентрации атомов вредных примесей на границах зерен в 100…1000 раз превышает их концентрацию в объеме зерна. Легирующие элементы (Cr, Mn, Ni) повышают термодинамическую активность примесных атомов, усиливая их приток к границам зерен.

Введение Mo (0,5%), W (0,7...1,5%) могут частично или полностью подавить обратимую отпускную хрупкость.

Меры борьбы с обратимой отпускной хрупкостью.

61

Ускоренное охлаждение после отпуска (если тело массивное, то после ускоренного охлаждения делают дополнительный отпуск для снятия напряжений).

Снижение количества вредных примесей при выплавке стали. Легирование Mo, W в оптимальном количестве.

Измельчение зерна путем ВТМО (высокотемпературной термомеханической обработкой) На практике используют три вида отпуска:

Низкотемпературный (120…250 оС); его используют для конструкционных сталей с целью получения высокопрочного состояния, для инструментальных сталей, после цементации, нитроцементации. Низкотемпературный отпуск позволяет частично снять закалочные напряжения, повысить пластичность, вязкость при сохранении высокой твердость и прочности. Структура низкоотпущенной стали называется мартенситом отпуска.

Среднетемпературный (250…450 оС) отпуск применяют для рессорно – пружинных сталей; этот отпуск обеспечивает высокие значения предела упругости, повышения вязкости и пластичности.

Высокотемпературный (500…670 оС) отпуск используют для конструкционных сталей, для инструментальных, дисперсионно-твердеющих сталей.

Термическая обработка металла, состоящая в закалке с последующим высоким отпуском, называется улучшением. Структура стали после высокого отпуска называется сорбитом отпуска.

При высоком отпуске достигается оптимальное сочетание прочности, вязкости и пластичности. Меняя температуру и время отпуска, можно менять основные свойства конструкционных сталей в широких пределах.

62