Отпуск.

Отпуск– вид ТО, заключающийся в нагреве закаленной стали (на мартенсит) до температуры ниже критической (<727), выдержке и охлаждении на воздухе.

Существуют 3 вида отпуска:

1) низкотемпературный t_отп =150-250С;

 структура: М_отп+ карбиды;

 небольшое снижение твердости и прочности, снижение внутренних напряжений.

 низкая температура отпуска низкая диффузионная подвижность углеродаиз мартенсита уходит малая часть углеродамартенсит сохраняется, но степень пересыщения падает; избыточный углерод концентрируется в микроскопических областях по составу близких к цементиту, но сохраняющих общую решетку с кристаллами мартенсита (карбиды).

2) среднетемпературный t_отп=250-450С;

 структура: Т_отп(тростит отпуска);

 диффузионный процесс М распадаетсяобразование равновесной структуры перлитного типа;

 недостаточная энергия у атомов углерода для перемещения на большие расстояния образующиеся кристаллы Ф и Ц очень маленького размера. Эти кристаллы имеют не пластинчатую, аравнооснуюформу.

3) высокотемпературный t_отп=450-650С;

 структура: С_отп(сорбит);

 активные диффузионные процессы, углерод проходит большие расстояния, укрупнение размеров кристаллов Ф и Ц.

Вывод: высокий и средний отпуск обеспечивают наилучшее сочетание механических свойств в стали: достаточно высокая твердость и прочность, запас пластичности.

Существует объединенный вид ТО – улучшение – закалка + отпуск. Применяется для ответственных, высоконагруженных деталей (пружины, рессоры и т.д.)

Состав углеродистых сталей.

Кроме С и Fe в составе стали существуют примеси:

1) случайные(Au, Cu, Cr, Zn) – малое содержание, отсутствие влияния на свойства и структуру стали.

2) вредные– оказывают сильное влияние на свойства и структуру стали.

 сераS – при содержании нескольких сотых долей процента в составе стали появляется свойство красноломкости (образование трещин при пластичном деформировании в нагретом состоянии) – химическое соединение Fe и S образует легкоплавкую эвтектику.

 фосфорP – вызывает свойство синеломкости (низкая прочность и склонность к трещинообразованию при низких температурах) – образование при низких температурах непрочного химического соединения Fe_nP_m(при высоких tC – распадается – нет вредного эффекта).

 газыO, H, N – нарушение структуры стали – образуют химические соединения с металлами. Различная растворимость газов при изменении: а) температуры (чем ниже tC, тем ниже растворимость); б) типа кристаллической решетки (скачкообразное!!) – появление газовых пузырьков внутри металла.

Растворимость газов (в железе).

При t=911С на границах зерен появляются газовые пузырьки, давление в которых больше предела прочности (>1000атм.), что может привести к появлению внутренних трещин.

Для уменьшения вредного воздействия газов применяются меры по их удалению (раскисление, вакуумные плавки и т.д.).

3)технологические– специальные добавки для улучшения структуры и свойств стали.

 раскислители – для удаления О₂– Mn, Al, Si. (наиболее часто используется Mn)

FeO+MnFe+MnO, (прямая реакция – Mn>0.8%, обратная – Mn << 0.8%)^легкий, всплывает в ванне жидкого металла.

Стали, раскисленные Mn, - кипящие стали (из-за бурного всплывания MnO); а Al и Si – полуспокойные и спокойные.

Маркировка углеродистых сталей.

1.Стали общего назначения.

Пример: Бст3ПС

а) б) в)

а) способ контроля качества

А – контроль механических свойств (применяется для сталей, предназначенных для механической обработки).

Б – контроль химического состава (для сталей, предназначенных для сварки).

В – механические свойства + химический состав (комплексная обработка).

б) марка стали

чем больше цифра, тем выше процентное содержание углерода. ст0; ст1; …ст6

в) способ раскисления

КП – кипящая (раскислена Mn)

ПС – полуспокойная (Mn+Al)

СП – спокойная (Al+Si)

2.Качественные углеродистые стали.

05кп; 10кп; 15кп;20; 25; 30; …; 60; 70; 80 цифра - %С

низкое содержание Mn не применяется

углерода (раскисление др. способами)

 кипящие

3.Инструментальные углеродистые стали.

У7; У8;…; У13 содержание P, S < 0.035%

А в конце маркировки – высококачественные стали; содержание P, S < 0.025%

автоматные стали (обрабатываются роботами – min контроль качества) для облегчения резки стали добавляют фосфор: Р~ 0.1%.

Легированные стали.

Легированная сталь– сталь, содержащая в своем составе 1 или насколько специально введенных легирующих элементов в количестве, заметно изменяющих свойства стали.

Легирующие элементы в сталях: 1) в свободном состоянии (образуя собственные кристаллы)

2) карбиды (Ме_nC_m)

3) твердые растворы Ме в Fe (Ме в кристаллической решетке Fe)

4) интерметаллидный (Ме_nMe_m)

Марки– сложный буквенно-цифровой код, в котором зашифрован химический состав.

Легирующие элементы обозначаются заглавными буквами русского алфавита.

Х – Cr; Н – Ni; В – W; Т – Ti; М – Мо; Д – Сu; Ю – Al; Б – Nb; Р – В; С – Si; Ф – V; А – N.

12Х18Н10Т – 0.12%С, 18%Cr, 10%Ni; Ti<1.5%

7Х4В18Ф=Р18 – 0.7%С, 4%Cr, 18%W, V<1.5%