Отпуск и старение стали

1.5.4Отпуск и старение стали

Отпуск – процесс термической обработки, заключающийся в нагреве закаленной стали до температуры ниже точки Aс₁ (727 ⁰С), выдержке при заданной температуре и последующем охлаждении с заданной скоростью (обычно на воздухе). Отпуск – окончательная операция термической обработки, формирующая свойства металла.

Цель отпуска: снижение или полное устранение внутренних напряжений, уменьшение хрупкости закалённой стали и получение желательной твёрдости и прочности стали с достаточной пластичностью и ударной вязкостью, получение более равновесной структуры.

Напряжения в закаленных изделиях снимаются тем полнее, чем выше температура отпуска.

Скорость охлаждения также влияет на величину остаточных напряжений. С уменьшением скорости охлаждения величина остаточных напряжений понижается. Быстрое охлаждение в воде с температуры 600⁰С и более создает новые тепловые напряжения. Охлаждение при отпуске на воздухе способствует возникновению напряжений в 7 раз меньше, а охлаждение в масле в 2,5 раза меньше, чем при охлаждении в воде. Поэтому сложные детали обычно при отпуске охлаждают на воздухе.

В зависимости от температуры нагрева различают низкий, средний и высокий отпуск.

Низкий отпуск - осуществляют при температуре 150 – 250⁰С (отпуск на отпущенный мартенсит) с выдержкой при этой температуре и последующим охлаждением на воздухе. Низкий отпуск обеспечивает получение структуры мартенсит и частичное снятие напряжения.

Применение: режущий и измерительный инструмент, детали шариковых и роликовых подшипников, цементированные детали, постоянные магниты.

Средний отпуск – проводят при температуре 350 – 450 ⁰С с целью получения структуры полностью отпущенного мартенсита - троостита. Средний отпуск приводит к заметному снижению твердости закалённой стали, обеспечивает высокую прочность и упругость, повышенную ударную вязкость.

Применяют для инструментов, которые должны обладать значительной прочностью и упругостью при средней твёрдости (пружины, рессоры)

Высокий отпуск - осуществляют путём нагрева стали до 500 – 650 ⁰С, при этом образуется структура - сорбит. Эта структура имеет меньшую, но вполне удовлетворительную твердость, прочность и упругость, но более высокие показатели пластичности и вязкости. Высокий отпуск применяют для деталей, работающих при повышенных изгибающих условиях и ударах – зубатые колёса, валы, шатуны крепёжные детали.

Термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска, называется улучшением. Эту операцию применяют для среднеуглеродистых сталей (0,35 – 0,6% углерода).

Время выдержки при отпуске

При низком отпуске инструмента продолжительность отпуска чаще всего составляет 0,5 – 2 часа в зависимости от сечения инструмента. Продолжительность отпуска увеличивается до 10 – 15ч, если температура низкого отпуска не превышает 100 –120 ⁰С.

Продолжительность среднего и высокого отпуска обычно составляет:

от 1 до 2 часов - для деталей небольшого сечения;

от 3 до 8 часов - для деталей массой от 200 до 1000 кг.

12 Следующая ⇒