ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Отпуск стали из "Технология металлов и других конструкционных материалов " Основными видами термической обработки являются закалка, отпуск и отжиг. Большинство структурных изменений, имеющих место при термической обработке, непосредственно связано с процессами, описываемыми линиями диаграммы железо — углерод. Поэтому и режимы термической обработки в большинстве случаев связаны с положением этих линий. [c.96] В теории и практике термической обработки широко применяются условные обозначения критических точек (линий) диаграммы. Так, критические точки, соответствующие линии PSK, т. е. перлитному превращению, обозначаются как Ai (рис. 36), линии GOS, т. е. начала аллотропического перехода, обозначается как Лз, линии ES, соответствующей изменению предела насыщения, как Аст. Критическая температура превращения при нагреве несколько выше, чем при охлаждении. Поэтому, указывая критическую точку, необходимо отметить, получена ли она при охлаждении или при нагреве. Так, перлитное превращение при нагреве будет обозначаться как A i, а при охлаждении — Лп то же относится и к точке A3. [c.96] Исправлен повторным нагревом до температуры, ненамного превышающей критическую точку. [c.98] Наряду с твердостью от перлита к трооститу возрастают и пределы прочности, текучести и упругости, относительное же удлинение и ударная вязкость снижаются. [c.98] Диаграмма изотермического превращения аустенита для стали У8 показывает, что при температуре выше 200° С превращение аустенита (кривая 1, рис. 44) начинается, спустя некоторое время после достижения заданной температуры. Это время называется инкубационным или подготовительным периодом. Наименее- устойчив аустенит в интервале температур 500—600° С. В результате превращения получается феррито-цементитная смесь различной степени дисперсности. Дисперсность смеси и ее свойства определяются температурой превращения. Чем ниже температура, тем меньше межпластиночное расстояние и тем выше твердость смеси. Кривая 2 соответствует концу превращения. [c.99] Образование мартенсита вызывает упрочнение стали, повышение ее твердости (до НВ 600—700) и хрупкости. Большое влияние на упрочнение оказывает повышенная плотность дефектов в мартенсите. Так, например, плотность дислокаций в мартенсите того же порядка, что и у холоднодеформированой стали, и достигает 10 °— 10 2 см-2. J pJJ образовании пересыщенного а-твердого раствора, атомы углерода тормозят скольжение дислокаций в мартенсите, что снижает способность к пластической деформации и повышает твердость мартенсита. Упрочняющее действие оказывает также частичный распад мартенсита при прохождении мартенситного интервала и выделение дисперсных частиц карбида. [c.101] Мартенсит имеет форму игл-пластин, разделяющих аустенитное зерно на несколько частей. С понижением температуры количество мартенситных игл увеличивается, а количество аустенита уменьшается. Однако чем больше количество мартенсита, тем труднее протекает дальнейшее превращение аустенита. Происходит это потому, что удельный объем мартенсита больше, чем аустенита, и при возникновении игл мартенсита соседние объемы аустенита испытывают напряжения сжатия, тормозящие их дальнейшее превращение. [c.101] Закалка производится для повышения твердости, износостойкости и предела упругости. При закалке сталь нагревают выше критических точек и, затем быстро охлаждают. В зависимости от скорости охлаждения различают резкую или сильную закалку — на мартенсит, и умеренную — на троостит. Для закалки углеродистых сталей на мартенсит применяют охлаждение в воде, на троостит — в масле. [c.103] Грёве в электрических печах время нагрева принимают примерно равным 1 мин на каждый миллиметр поперечного сечения детали, а время выдержки, равным времени нагрева. [c.104] Скорость охлаждения при закалке определяет строение и свойства термообработанпой стали. В большинстве случаев производят закалку на мартенсит. В этом случае действительная скорость закалки должна быть равна или же превышать критическую скорость закалки (рис. 45). Действительная скорость закалки зависит от теплопроводности и вязкости охлаждающей среды и от размеров, формы и теплопроводности материала детали. [c.104] Возникновение структурных напряжений связано с различием удельных объемов аустенита и мартенсита. Так, при образовании мартенсита удельный объем стали возрастает примерно на 1%, что и приводит к возникновению структурных напряжений. Поскольку мартенсит образуется при температурах 200—300° С, то именно при этих температурах наиболее вероятно появление указанных видов брака. [c.104] Большую роль в снижении термических напряжений и получении качественной закалки играет правильный выбор охлаждающей среды. Идеальный охладитель должен охлаждать быстро в интервале минимальной устойчивости аустенита (500—600° С) и медленно в интервале образования наибольших закалочных напряжений (200—300° С). [c.104] В табл. 3 представлены скорости охлаждения различных охладителей в обоих интервалах. [c.104] Снизить закалочные напряжения и одновременно получить высокую твердость у закаленной углеродистой стали можно, применяя различные способы охлаждения. Закалка в воде с переброской в масло позволяет снизить закалочные напряжения за счет более медленного охлаждения стали в мартенситном интервале. При ступенчатой закалке охлаждение производится в расплавах солей или щелочей, нагретых до температур 300— 350° С, т. е. несколько выше мартенситной точки. После короткой выдержки изделие вынимают из расплава и охлаждают на воздухе. Подобным же образом производится и изотермическая закалка. Однако при изотермической закалке выдержка в закалочной ванне более длительная до полного завершения превращения. [c.105] Закалка в горячих средах (ступенчатая и изотермическая) возможна только для небольших предметов, сечение которых быстро прогревается до температуры ванны. [c.106] Действительная скорость охлаждения неодинакова по сечению детали и убывает от периферии к центру при этом может оказаться, что в центре действительная скорость закалки будет меньше критической. В этом случае сердцевина детали не получит мартенситной структуры и твердость ее окажется пониженной. Таким образом, на глубину закалки будут оказывать влияние величина действительной скорости закалки и химический состав стали, поскольку критическая скорость закалки меняется в зависимости от марки стали (см. раздел Легированные стали и сплавы ). Существенное влияние оказывает на прокаливаемость также величина зерна в стали, а следовательно, и влияющие на нее факторы, т. е. температура и длительность нагрева. [c.106] На практике обычно применяют частоты порядка 200 000—500 000 Гц. Толщина закаленного слоя обычно составляет 1—2 мм. [c.107] Для снижения хрупкости закаленной стали ее подвергают отпуску. При отпуске сталь нагревается на температуры, не превышающие точку Аси чтобы не уничтожить полностью результаты предыдущей операции (закалки). Наибольшей хрупкостью обладает сталь, закаленная на мартенсит, поэтому и отпуск применяется в основном для стали, закаленной на мартенсит. Рассмотрим, каким образом нагрев стали, закаленной на мартенсит, скажется на ее структуре и свойствах. Поскольку мартенсит является пересыщенным твердым раствором, он может существовать только при достаточно низких температурах (ниже 250°С), при которых невозможна диффузия углерода. Нагрев выше 250° С приводит к развитию диффузионных процессов, вследствие чего углерод покидает решетку железа и образует карбид железа (цементит). Концентрация углерода в а-железе при этом снижается до равновесной. Таким образом, мартенсит распадается на смесь феррита с цементитом разной степени дисперсности. Дисперсность смеси зависит от температуры отпуска и тем больше, чем ниже эта температура. Аналогичные смеси получались и при закалке в результате распада аустенита, поэтому, смеси, полученные при отпуске, также носят название сорбита или троостита (отпуска). Ударная вязкость выше у отпущенной стали, цементитные включения которой имеют зернистую форму в отличие от пластинчатой у стали закаленной. [c.108] В отличие от закалки, при которой окончательная структура формируется в процессе охлаждения, при отпуске формирование структуры происходит во время выдержки при температуре, поэтому скорость охлаждения после отпуска не вносит изменений в структуру и свойства углеродистой стали. Длительность выдержки при отпуске составляет обычно от 0,5 до 1,5 ч. [c.110] Вернуться к основной статье