11.1.4. Отпуск стальных изделий

Отпуск (О) – процесс термической обработки, обуславливающий превращение неустойчивых структур закаленного состояния в более устойчивые. Отпуск осуществляется путем нагрева деталей машин и инструментов до температуры ниже интервала перемещений, выдержки при этой температуре и последующего охлаждения (табл. 11.14, 11.15).

В результате отпуска получается более устойчивые структуры по схеме мартенсит-троостит-сорбит и, как следствие этого, получаются требуемые механические свойства или снятие внутренних напряжений.

Так, например, при отпуске закаленной углеродистой стали происходят следующих изменения: в интервале температур 80…170 °С – переход тетрагонального мартенсита закалки в кубический мартенсит отпуска (и, как следствие, увеличение ударной вязкости) с выделение карбида – Fe₃C; в интервале 200…270 °С – превращение остаточного аустенита в отпущенный мартенсит (со снижением ударной вязкости); в интервале 250…400 °С - образование троостита и при температуре выше 400 °С – коагуляция цементита – образование сорбита.

Таблица 11. 14

Металлы и сплавы, применяемые для нагрева под отпуск стальных деталей

(процесс старения алюминиевых сплавов по физической сущности

отличается от процесса старения стали)

Состав*	Температура плавления, оС	Температура практического применения, оС
l00 % Рb (С4) технически чистый ** 100 % Sn (О4) технически чистое 63 % Sn + 37 % Pb 91 % Sn + 9 % Zn (ЦВ2) 32,5 % Sn + 67,5 % Pb 15 % Sn + 85 % Pb	280 232 183 200 225 327	300-500 240-1000 190-350 205-400 245-400 335-930
* Указанные металлы и сплавы могут также применяться при изотермической за­калке. С целью снижения испарения поверх­ность ванны покрывается древесным углем или легкоплавкой солью. ** Свинец применяется также для нагрева стальных деталей под закалку.

Таблица 11.15

Характеристика масел, применяемых для отпуска

Физико-химические свойства	Цилиндровое
	Ц-38	Ц-52	Ц-24 (вискозин)
	ГОСТ 6411-76
Вязкость при 100 °С, мм2/с Температура вспышки по Бренкену не ниже, °С Температура застывания не выше, °С	32-50 250 - 10	50-70 280 - 10	20-28 240 - 10

Указанная схема изменений действительна и для легированной стали перлитного и мартенситного классов, с той лишь разницей, что эти изменения происходят при иных (более высоких) температурах.

Отпуск применяется в сочетании с процессами: нормализацией (частично), закалкой, цементацией (для стали, сохраняющей остаточный аустенит в цементованном слое) и цианированием.

По условиям нагрева и выдержки отпуск подразделяется на:

• высокий – (О_в)

• низкий – (О_н)

• многократный – (О_мкр)

Отпуск высокий (О_в) – нагрев до температуры в интервале 350…650 °С, выдержка при этой температуре и охлаждение с любой скоростью для стали, не чувствительной (по хрупкости) к скорости охлаждения. Для стали чувствительной к скорости охлаждения, после выдержки при температуре высокого отпуска применяется ускоренное охлаждение в масле или воде.

Высокий отпуск применяется для деталей, изготовляемых из улучшаемой конструкционной стали, для инструментов из быстрорежущей стали, а также для цементуемых марок стали (сразу же после цементации), содержащих большое количество остаточного аустенита в слое.

Температура высокого слоя лежит выше температуры интервала отпускной хрупкости (снижение ударной вязкости некоторых марок стали). Для марок стали, чувствительных к скорости охлаждения (снижение ударной вязкости при малой скорости охлаждения), после отпуска применяют охлаждение деталей в воде.

Отпуск низкий (О_н) – нагрев до температуры в интервале 150…200 °С, выдержка при этой температуре и охлаждение с любой скоростью.

Низкий отпуск применяется после закалки для деталей, подвергнутых цементации, цианирования, поверхностной закалке, а также для инструментов, изготовленных из углеродистой и легированной инструментальной стали с целью снятия внутренних напряжений.

Отпуск многократный (О_мкр) – вид отпуска, характеризующийся многократный (2-4 раза) повторение нагрева до заданной температуры с последующим полным охлаждением. Многократный отпуск применяется главным образом для инструментов из быстрорежущей стали.

В результате многократного отпуска достигается более полное превращение остаточного аустенита, что приводит к повышению твердости и стойкости режущего инструмента.