Відпускання загартованої сталі

1 Мета роботи

1.1 Ознайомитися з практикою відпускання загартованої сталі

1.2 Дослідити вплив температури відпускання на механічні властивості відпущеної сталі.

1.3 Провести аналіз залежності твердості сталі від структури, що одержується при різних температурах відпускання.

2 Прилади і технічні засоби

Нагрівальні печі, набір зразків, твердомір ТК-2, метало­мікроскопи, альбом мікроструктур.

3 Методичні вказівки до самостійної роботи

Опрацювати за підручником та конспектом лекцій з курсу „Матеріалознавство” теми „Перетворення мартенситу і залишкового аустеніту при нагріванні загартованої сталі” та „Технологія відпускання”.

Відпускання полягає в нагріванні загартованої сталі до температури нижчої А_С1 , витримці при цій температурі і послідуючому охолодженні до нормальної температури з певною швидкістю.

Відпускання є обов’язковою технологічною операцією після гартування (виняток складає ізотермічне гартування).

Мета відпускання – зменшення внутрішніх напружень, які виникають в результаті гартування і надання сталі відповідних механічних властивостей.

Напруження знімається тим повніше, чим вища температура відпускання.

В залежності від температури відпускання розрізняють низьке, середнє і високе відпускання.

Низьке відпускання проводять при температурі 150 – 200^оС. Структура після відпускання – мартенсит відпускання. При цьому відпусканні зменшуються залишкові гартувальні напруження, підвищується міцність і в’язкість сталі без замітного зниження твердості. Рекомендується при термічній обробці різальних, вимірювальних інструментів, штампів для холодного деформування металів.

Середнє відпускання проводять при температурі 350 – 450^оС, структура після відпускання – тростит відпускання. При цьому відпусканні знижується твердість. Рекомендується при термічній обробці ресор, пружин і деяких штампів. Забезпечує міцність, пластичність та пружність виробу.

Високе відпускання проводять при температурі 500 – 650^оС. Таке відпускання приводить до значного зниження гартувальних напружень і твердості загартованої сталі. Структура – сорбіт відпускання. Ця структура забезпечує хороше поєднання властивостей – достатню міцність, в’яз­кість і пластичність. Гартування з наступним високим відпусканням на сорбіт носить назву поліпшення. Поліпшення рекомендується для деталей із середньовуглецевих конструкційних сталей, які несуть знакоперемінні наванта­ження (вали, вісі, шатуни, шестерні).

Слід звернути увагу на те, що головним фактором, який визначає структуру, а відповідно і властивості сталі після відпускання, являється температура відпускання. Однак і швидкість охолодження при відпусканні має велике значення. Вона впливає на залишкові напруження. Чим повільніше охолодження, тим менші залишкові напруження.

Щоб уникнути жолоблення, вироби складної форми при високому відпусканні слід охолоджувати повільно, а вироби із легованих сталей, схильних до зворотної відпускної крихкості, у всіх випадках слід охолоджувати швидко.

Слід звернути увагу на механізм перетворення мартен­ситу гартування в мартенсит відпускання (Мг  Мв), а особливо перетворення залишкового аустеніту в мартенсит відпускання (Азал  Мв). Слід пам’ятати, що структура мартенситу займає більший об’єм ніж структура аустеніту, а тому перетворення Азал  Мв супроводжується виникненням додаткових внутрішніх напружень в сталі, що фіксується, як підвищення її твердості. Наявність в структурі загартованої сталі великої кількості залишкового аустеніту не забезпечує її високу твердість. Високу твердість сталь набуває при відпус­канні в результаті перетворення Азал  Мв. Це явище отри­мало назву вторинного твердіння. Існує ціла група легованих сталей, зміцнення яких відбувається саме за рахунок вторинного твердіння. Типовим представником цієї групи є швидкорізальні сталі, які містять після гартування в структурі 25-35% залишкового аустеніту.

У високовуглецевих і багатьох легованих середньо-вуглецевих сталях перетворення Азал ® Мв протікає при температурі 200–300^оС, а швидкорізальних сталях при температурі 500–600^оС.

Високу твердість сталям після відпускання забезпечує структура - мартенсит відпускання (Мв).

При розпаді мартенситу твердість суттєво знижується. Вуглецеві сталі зберігають мартенситну структуру до 200 – 225^оС.

Звернути увагу на те, що в легованих сталях легуючі елементи затримують розпад мартенситу, підвищуючи температурну границю його існування. Здатність загартованої сталі зберігати твердість, що пов’язано відповідно із збереженням мартенситної структури, називають теплостій­кістю ( червоностійкістю) сталі. Сильно підвищують тепло­стійкість сталі такі легуючі елементи як вольфрам, молібден, ванадій, кобальт. Отже, високолеговані сталі структуру відпу­ще­ного мартенситу зберігають до температури 450 – 500^оС.