3.6. Отпускная хрупкость

Отпускной хрупкостью называют уменьшение вязкости стали после отпуска в определенном интервале температур. Отпускная хрупкость разделяется на 2 вида:

1. отпускная хрупкость I рода или необратимая хрупкость – наблюдается после отпуска в температурном интервале 250-350 ºС.

2. отпускная хрупкость II рода или обратимая (рис. 12) – наблюдается в интервале температур 500 – 600 ºС.

Х рупкость I рода характерна для простых углеродистых сталей, содержащих от 0,3 – 0,6 % С. Она проявляется при отпуске в температурном диапазоне 250 – 350 ºС. Причина её появления – выделение карбидов по границам зёрен. Это вызывает хрупкость границ и соответственно хрупкость всей детали. Увеличение температуры отпуска вызывает распад мартенсита по всему объему детали и соответственно выравнивание структуры, что вызывает повышение вязкости. Таким образом, если сталь, находящуюся в состоянии отпускной хрупкости I  рода, нагреть до более высокой температуры, то её вязкость восстановится и повторный нагрев после охлаждения в температурном интервале 250-350 ºС не вызовет отпускной хрупкости. Поэтому такая отпускная хрупкость называется необратимой.

Хрупкость II рода характерна для среднеуглеродистой стали, содержащей легирующие элементы Si, Мn, Сr. Причем проявляется эта отпускная хрупкость только при медленном охлаждении с температурой высокого отпуска. Если детали охлаждать быстро на воздухе или в воде, то хрупкость II рода не проявится. Если сталь имеет уже отпускную хрупкость II рода, то для её устранения необходимо снова нагреть деталь до температуры отпуска и быстро охладить. При этом вязкость восстанавливается, но если сталь снова нагреть и медленно охладить, хрупкость снова появится. Поэтому такая хрупкость называется обратимой.

наличие примесей повышает склонность сталей к отпускной хрупкости II рода, особенно фосфора. Поэтому чтобы сделать сталь нечувствительной к отпускной хрупкости II рода, необходимо, во-первых, снижать количество вредных примесей, особенно фосфора, а во-вторых, добавлять в сталь молибден или вольфрам.

Отпускная хрупкость I рода часто совпадает по температуре со средним отпуском, поэтому пружины и рессоры характеризуются минимальным запасом вязкости.

3.7. Прокаливаемость сталей

Под прокаливаемостью понимают способность сталей закаливаться на максимальную глубину.

Для обеспечения максимальной надежности ответственных деталей требуется максимальная, а лучше сквозная прокаливаемость. Увеличение прокаливаемости возможно разными способами: увеличение размеров зерна аустенита, повышение температуры нагрева под закалку, уменьшение содержания вредных примесей, повышение химической однородности. Но сильнее всего увеличивает прокаливаемость введение в сталь легирующих элементов. Большинство из них сдвигают с-образные кривые вправо. Увеличивая устойчивость аустенита против перлитного распада, легирующие элементы уменьшают критическую скорость охлаждения, приближая её к скорости охлаждения сердцевины. Сильнее всех в этом направлении действует хром, а также Ni, Mo, Mn. В большинстве случаев при проектировании детали конструктор должен знать величину критического диаметра для данной марки стали. Критический диаметр – это максимально возможный диаметр для данной марки стали, закаливающейся в данном охладителе насквозь. Самый простой метод определения критического диаметра – способ пробной закалки. Для этого от прутка отрезают кусок, нагревают, закаливают и измеряют твердость по диаметру. Если твердость меняется мало, то деталь прокаливается насквозь (рис. 13).

Наиболее часто для определения критического диаметра применяется способ торцевой закалки. Для этого из исследуемой

с тали изготовляют цилиндрический образец с длиной цилиндра 100 мм и диаметром 25 мм.

Образец нагревается в печи, а затем охлаждается струей воды, направленной в торец. После полного охлаждения производится замер твердости, начиная от торца, до тех пор, пока твердость не перестанет изменяться. Границу закаленной зоны определяют по величине закаливаемости стали. Закаливаемость – это способность стали закаливаться на максимальную твердость. Закаливаемость зависит прежде всего от содержания углерода. Чем больше углерода, тем выше твердость, тем выше закаливаемость. Также закаливаемость зависит от содержания карбидообразующих легирующих элементов.

Резкое падение закаливаемости происходит тогда, когда в её структуре становится менее 50 % мартенсита.

Твердость полумартенситной зоны зависит от содержания углерода (рис. 14, 15).

Т аким образом, зная содержание углерода в данной стали, по специальному экспериментальному графику можно определить твердость полумартенситной зоны.