8.2 Теоретичні відомості
Структура сталі після загартування складається з мартенситу і залишкового аустеніту. Обидві структурні складові виявляються нестійкими, тому при нагріванні необхідно прагнути перейти в більш стійкий стан, тобто в структуру ферито-цементитної суміші. Перетворення при відпуску пов’язані з процесом розпаду твердих розчинів мартенситу і залишкового аустеніту і утворення грубодисперсних зернистих структур - сорбіту і перліту.
Розрізняють три види відпуску сталей:
- низький відпуск називається нагрів сталі до 150 - 200ºС, час витримки 2 – 3 години, утримується структура мартенситу відпуску. Низький відпуск застосовується для частинного зняття внутрішніх напружень, підвищення в’язкості, пластичності без зниження твердості;
- середній відпуск називається нагрів загартованої сталі до 300 - 400ºС, час витримки 1 – 2 години, структура – тростит відпуску. При цих температурах відпуску спостерігається підвищення пружних властивостей сталі, зниження твердості і ударної в’язкості;
- високий відпуск називається нагрів загартованої сталі до 500 - 600ºС, витримка 0,5 – 1 год., структура – сорбіт відпуску (перліт зернистої будови середньої степені дисперсності). Високий відпуск забезпечує гарну міцність, пластичність і ударну в’язкість.
Загартування і високий відпуск називаються термічним поліпшенням сталі.
Перше перетворення при відпуску (до 300ºС) полягає у перетворенні мартенситу загартування (тетрагонального) в відпущений мартенсит. Це перетворення пов’язано зі зменшенням ступені тетрагональності мартенситу, яке відбувається внаслідок виділення вуглецю з мартенситу у вигляді карбідних частинок. Кристалічна гратка мартенситу відпуску така ж, як і мартенситу загартування – тетрагональна, але з меншим ступенем тетрагональності.
Друге перетворення при відпуску (200...300ºС) полягає у перетворенні залишкового аустеніту в мартенсит відпуску.
Третє перетворення при відпуску (300...400ºС) полягає у остаточному розпаді мартенситу відпуску на ферито-цементитну суміш великого ступеня дисперсності, яка називається троститом. При цих температурах відпуску відбувається дифузійний перерозподіл вуглецю.
Четверте перетворення при відпуску (500...600ºС) пов’язано з коагуляцією цементитних частинок. Структура ферито-цементитної суміші має будову середнього ступеня дисперсності, яка називається сорбітом.
В процесі відпуску знімаються внутрішні напруження і змінюються властивості загартованої сталі (рис.8.1).
НВ – твердість, В – межа міцності, 0,2 – умовна межа текучості, - відносне подовження, аН – ударна в’язкість
Рисунок 8.1 ‑ Вплив температури відпуску на механічні властивості
8.3 Експериментальна частина
8.3.1 Обладнання:
твердомір типу Роквелла ТК-2;
металографічний мікроскоп ММР-4;
зразки сталі 45 після загартування і різних режимів відпуску: низького, середнього, високого.
8.3.2 Хід роботи:
виміряти твердість зразків за методом Роквелла;
дослідити мікроструктуру зразків сталі після різних режимів відпуску;
пояснити вплив режимів відпуску на зміну мікроструктури і механічні властивості;
одержані результати занести в таблицю.
Таблиця 8.1 – Залежність мікроструктури і механічних властивостей сталі від виду відпуску
Номер зразку |
Марка сталі |
Термічна обробка |
Твердість HRC |
Мікроструктура |
1 |
Сталь 45 |
Загартування (ТЗАГ= 850°C, охолодження – вода) |
|
|
2 |
-//- |
Відпуск (150°C, 2 год.) |
|
|
3 |
-//- |
Відпуск (400°C, 1 год.) |
|
|
4 |
-//- |
Відпуск (600°C, 0.5 год.) |
|
|