ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Закалка и отпуск стали из "Материаловедение и технология конструкционных материалов " Закалка заключается в нагреве стали до температур, превышающих температуру фазовых превращений, выдержке при этой температуре и последующем быстром охлаждении. Цель закалки—повышение твердости и прочности стали. При этом снижается вязкость и пластичность. [c.121] Выбор температуры закалки. Температура нагрева при закалке стали зависит от ее химического состава. В доэвтек-тоидных сталях, нагрев производится на 30-50 °С выше точек А з (рис. 4.4). При этом образуется аустенит, который при последующем охлаждении со скоростью выше критической, превращается в мартенсит. Такую закалку называют полной. При нагреве доэвтектоидной стали до температуры в интервале А з - А в структуре мартенсита сохраняется часть оставшегося при закалке феррита, снижающего твердость закаленной стали. Такую закалку называют неполной. Для закалки заэвтектоидной стали наилучшей температурой является нагрев на 30-50 °С выше А ,, т.е. неполная закалка (рис. 4.4). В этом случае в стали сохраняется цементит и при нагреве, и при охлаждении, а это способствует повышению твердости, так как твердость цементита больше, чем твердость мартенсита. Нагрев заэвтектоидной стали до температуры выше точек (полная закалка) является излишним, так как твердость при этом меньше, чем при закалки выше A j. Кроме того, при охлаждении после нагрева до более высоких температур могут возникнуть большие внутренние напряжения. [c.122] Способы охлаждения. Идеальное охлаждение при закалке должно характеризоваться следуюш ими особенностями. Для получения структуры мартенсита следует переохладить аустенит путем быстрого охлаждения стали в интервале температур наименьшей его устойчивости, т. е. при температуре 500-650 °С. В зоне температур мартенситного превращения (ниже 240 °С) выгоднее применять замедленное охлаждение, так как образующиеся структурные напряжения, связанные с получением новой кристаллической решетки, могут успеть выравняться, а твердость мартенсита не снизится. [c.124] При изотермической закалке, как и при ступенчатой, детали переохлаждают в среде, нагретой выше температуры начала мартенситного превращения, однако выдержка при этой температуре продолжительная — до полного распада аустенита. Получается структура не мартенсита, а близкого по твердости, но более пластичного бейнита. Дальнейшее охлаждение производят на воздухе. Преимущества изотермической закалки заключаются в большей вязкости, отсутствии трещин, минимальном короблении. Изотермическую закалку применяют для изделий сложной формы. [c.125] Важно не только правильно подобрать способ охлаждения, но применять правильные. способы погружения деталей в охлаждающую среду. Например длинные изделия вытянутой формы (сверла, метчики) нужно погружать в строго вертикальном положении, чтобы избежать коробления. [c.125] Отпуск стали — это вид термической обработки, следующий за закалкой и заключающийся в нагреве стали до определенной температуры (ниже точки А ,), выдержке и охлаждении. Цель отпуска — получение более равновесной по сравнению с мартенситом структуры, снятие внутренних напряжений, повышение вязкости и пластичности. Основной процесс происходящий при отпуске — распад мартенсита, т.е. выделение углерода из пересыщенного твердого раствора в виде карбида железа. Кроме этого при отпуске происходит распад остаточного аустенита. Различают низкий, средний и высокий отпуск. [c.125] Низкий отпуск проводится при температуре 150-200 °С. В результате снимаются внутренние напряжения. [c.125] При среднем отпуске производится нагрев до 350-450 °С. При этом происходит некоторое снижение твердости при значительном увеличении предела упругости и улучшении сопротивляемости действию ударных нагрузок. Структура стали представляет собой тростит отпуска, который имеет зернистое, а не пластинчатое строение. Применяется для пружин, рессор, ударного инструмента. [c.126] Высокий отпуск проводится при 550-650 °С. В результате твердость и прочность снижаются значительно, но сильно возрастают вязкость и пластичность и получается оптимальное для конструкционных сталей сочетание механических свойств. Структура стали — сорбит отпуска с зернистым строением цементита. Применяется для деталей, подвергающихся действию высоких нагрузок. Термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска, называется улучшением. Она является основным видом обработки конструкционных сталей. [c.126] Продолжительность выдержки при отпуске зависит прежде всего от размеров деталей чем они больше, тем длительнее выдержка. Низкий отпуск инструментов обычно происходит в течение 0,5-2,5 ч. Для измерительных инструментов назначают более длительный отпуск (до 10-15 ч). Длительность высокого отпуска составляет от 1-2 ч для деталей небольшого сечения до 6-8 ч для крупных деталей (например дисков и роторов турбин). [c.126] Обработка холодом. Сущность этого метода заключается в дополнительном, более полном превращении остаточного аустенита закаленной стали в мартенсит. Остаточный аустенит снижает твердость, приводит к изменению размеров деталей в процессе эксплуатации. [c.127] Обработка холодом состоит в том, что закаливаемые детали на некоторое время погружают в среду, имеющую температуру ниже 0°С. Наиболее частая температура — 80 °С, охлаждением при такой температуре добиваются полного или почти полного мартенситного превращения. Производить обработку холодом нужно сразу же после закалки. Такой обработке подвергают измерительный инструмент, части точных механизмов, детали шарикоподщипни-ков и т. п. Обработка холодом не уменьшает внутренних напряжений, поэтому после нее необходим отпуск. [c.127] При обработке деталей холодом следует учитывать свойства стали и способность остаточного аустенита при комнатных температурах стабилизироваться. Поэтому, например для среднеуглеродистых конструкционных сталей, разрыв между закалкой и обработкой холодом регламентируется во времени. Для некоторых сталей, не особенно склонных к стабилизации остаточного аустенита, выдержку во времени между закалкой и обработкой холодом можно увеличить до 3 ч. [c.127] При ВТМО сталь подвергают пластической деформации при температуре несколько выше Степень деформации составляет 20-30 %. Сразу же после деформирования сталь подвергается закалке, чтобы не успела произойти рекристаллизация. После закалки производится низкий отпуск. [c.128] При НТМО сталь нагревается выше охлаждается и подвергается пластической деформации в температурной области существования переохлажденного аустенита. Температура деформации выше точки М , но ниже температуры рекристаллизации. Степень деформации составляет 75-95 % Сразу после деформации следует закалка. НТМО можно подвергать только легированные стали, которые имеют повышенную устойчивость переохлажденного аустенита. После закалки следует низкий отпуск. [c.128] Вернуться к основной статье