4.7.2.5 Закалка с обработкой стали холодом

В высокоуглеродистых и легированных сталях после закалки обычно остается аустенит, т.к. в этих сталях точка Мк лежит ниже 0⁰С. Аустенит понижает твердость, износостойкость. Кроме того, остаточный аустенит со временем самопроизвольно превращается в мартенсит, что приводит к увеличению размеров, поэтому в структуре точных деталей остаточный аустенит после закалки крайне нежелателен.

Для устранения остаточного аустенита после закалки охлаждение продолжается до минусовых температур, т.е. обработка холодом продолжает закалочное охлаждение, прерванное при комнатной температуре (см. рис. 8.9). Обычно для обработки холодом требуются температуры не ниже -80⁰С.

4.7.3 Отпуск

Закаленная углеродистая сталь характеризуется не только высокой твердостью, но и очень большой склонностью к хрупкому разрушению. Для увеличения вязкости и уменьшения закалочных напряжений после закалки применяют отпуск.

Отпуск – термическая обработка, заключающаяся в нагреве закаленной стали до температуры ниже критической точки Ас₁ , выдержке и последующем охлаждении на воздухе. Общая тенденция состоит в том, что твердость с повышением температуры отпуска падает так же, как и другие показатели прочности ( , ), тогда как показатели пластичности ( ) возрастают. Однако изменение свойств не монотонно.

4.7.4 Нормализация

Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку Ас₃ на 30-50⁰С, а заэвтектоидной стали – выше Асm ( до аустенитного состояния), выдержке и последующего охлаждения на спокойном воздухе. Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье, прокате, ковке или штамповке.

В связи с этим нормализацию широко применяют для измельчения аустенитного зерна вместо полного отжига, т.к. нормализация более дешевая термическая операция. В заэвтектоидной стали полным отжигом нельзя устранить цементитную сетку, поэтому применяют нормализацию, в процессе которой цементит выделяется в виде отдельных мелких включений.

4.8 Термомеханическая обработка (тмо)

Термомеханическая обработка стали заключается в сочетании пластической деформации стали в аустенитном состоянии с ее закалкой, при этом несовершенства кристаллического строения аустенита, полученные при наклепе, влияют на мартенситное превращение. В результате получается высокий комплекс механических свойств, который невозможно получить отдельно ни термической, ни механической обработкой (деформированием).

Для стали наиболее распространенными видами ТМО являются (рис. 8.10 а,б) два вида: высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО) и низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО).

При ВТМО деформация аустенита происходит выше температуры рекристаллизации, обычно выше критических точек А₃ и А₁. Сразу после деформации, не допуская снятия наклепа, необходимо быстро охлаждать со скоростью ≥ V крит. с получением структуры мартенсита.

При НТМО деформация аустенита происходит ниже температуры рекристаллизации, т.е. в районе ниже критических точек, где аустенит неустойчив, при этом наклеп полностью сохраняется. Продолжительность деформации должна быть такой, чтобы аустенит остался непревращенным и при последующем охлаждении превратился в мартенсит.

После любой ТМО обязательно следует отпуск на заданную прочность (пластичность), чаще низкий.