3. Превращения при отпуске

Мартенсит закалки – неравновесная структура, сохраняющаяся при низких температурах. При закалке возникают большие внутренние напряжения в результате объемных изменений: мартенсит имеет больший объем, чем аустенит. Для получения более равновесного состояния после закалки изделия подвергают отпуску, нагревая их до температур ниже Ас1.

Различают 4 основных превращения, происходящих при нагреве закаленной стали.

I превращение.. В интервале температур 80 –200^ОС в отдельных участках исходного мартенсита происходит выделение тончайших пластин карбида железа, так называемый ε-карбид, по составу близкий к Fe₂C. В результате образуется структура отпущенный мартенсит.

II превращение. В интервале температур 200-300 ^ОС остаточный аустенит переходит в отпущенный мартенсит. При этом происходит уменьшение тетрагональности мартенсита и при температурах ближе к 300 ^ОС начинается обособление и рост частичек карбида.

III превращение. В интервале температур 300-400 ^ОС карбидные частицы полностью обособляются, приобретают строение Fe₃C и начинают расти. Образующаяся высокодисперсная смесь феррита и цементита называется трооститом отпуска.

IV превращение. Выше 400 ^ОС происходит рост частиц карбида. При 550-600 ^ОС образуется сорбит отпуска. В отличие от сорбита закалки сорбит отпуска имеет округлую форму. При нагреве стали до 650-700 ^ОС получают перлит отпуска (зернистый перлит).

4. Виды термической обработки (т/о) стали. Отжиг

После отливки, прокатки и ковки стальные заготовки охлаждаются неравномерно, результатом чего является неоднородность структуры и свойств в различных местах заготовок, а также появление внутренних напряжений. Кроме того, при затвердевании отливки получаются неоднородными по составу вследствие ликвации (неоднородность состава по объему кристалла). Для получения более равновесной структуры полуфабрикаты или детали подвергают отжигу I рода ( нагрев для снятия остаточных напряжений, рекристаллизационный отжиг, диффузионный отжиг).

Полный отжиг (или отжиг II рода) связан с фазовой перекристаллизацией. Это нагрев выше критических температур, выдержка при данной температуре и медленное охлаждение (обычно вместе с печью).

Существует несколько разновидностей отжига.

Для доэвтектоидых сталей, которые относят к конструкционным сталям, наибольшее применение находит перекристаллизационный отжиг.

Цель : Для снижения твердости, повышения пластичности и получения однородной мелкозернистой структуры. Одновременно полностью снимаются все остаточные напряжения.

Режим т/о: Нагрев до Ас₃ + (30-50^ОС)

Выдержка;

Охлаждение (медленное)

Для эвтектоидных и заэвтектоидных сталей, которые относя к инструментальным сталям, применяют сфероидизирующий отжиг (сфероидизация) или отжиг на зернистый перлит.

Высокое содержание углерода от 0,7 до 2% обусловливает высокую твердость инструментальных сталей, что затрудняет их обработку резанием. Наименьшую твердость имеют стали со структурой зернистого перлита, когда цементит перлита имеет округлую форму.

В заэвтектоидных сталях необходимо сфероидизировать не только эвтектоидный (перлитный) цементит, но и цементит вторичный, который выделяется в виде сетки по границам зерен при медленном охлаждении. Этот заэвтектоидный цементит сфероидизируется труднее, чем цементит перлита, поэтому заэвтектоидные стали предварительно подвергают нормализации (см. ниже), что вызывает измельчение цементита и разрыв сетки цементита на границах зерен, что облегчает сфероидизацию при вторичном нагреве.

Цель : Снижение твердости для лучшей обрабатываемости резанием, повышение пластичности и вязкости, а так же подготовка к закалке.

Режим т/о: Нагрев до Ас₁ + (30 – 50^оС)

Выдержка

Медленное охлаждение.

Таким образом, для заэвтектоидных сталей применяют неполный отжиг, т.к. продукты превращения однородного аустенита (при полном отжиге) имеют пластинчатое строение.