Превращения при отпуске стали

При отпуске закаленной на мартенсит стали в ней происходят превращения, которые приводят к распаду мартенсита и образованию равновесного структурно-фазового состава. Интенсивность и результат этих превращений зависят от температуры отпуска. Температуру отпуска выбирают в зависимости от функционального эксплуатационного назначения изделия.

Влияние температуры отпуска на механические свойства стали 40.

Закаленная сталь имеет в основном мартенситную структуру, высокую твердость и хрупкость. При отпуске мартенсит распадается, что приводит к снижению твёрдости и повышению вязкости стали. Превращение мартенсита при нагреве зависит от температуры. При нагреве до температуры ниже 300°С мартенсит превращается в мартенсит отпущенный, при более высоких температурах из мартенсита выделяется цементит (карбид железа Fe3С), а сам мартенсит становится обычным ферритом. Полученную структуру (дисперсную смесь феррита и цементита) называют трооститом отпуска. Эта структура имеет самое высокое значение предела упругости (σупр) при более низкой твёрдости, чем у мартенсита отпущенного. При дальнейшем нагреве выделившиеся частички цементита укрупняются и приобретают сферическую форму. Твёрдость при этом еще снижается, а вязкость возрастает.

Виды отпуска.

Различают три вида отпуска:

1. Низкий отпуск с температурой нагрева Т_н = 150…300 ^o С.

В результате его проведения частично снимаются закалочные напряжения. Получают структуру – мартенсит отпуска.
Проводят для инструментальных сталей после закалки токами высокой частоты или после цементации.

2. Средний отпуск с температурой нагрева Т_н = 300…450^oС.

Получают структуру – троостит отпуска, сочетающую высокую твердость 40…45HRC c хорошей упругостью и вязкостью.
Используется для изделий типа пружин, рессор.

3. Высокий отпуск с температурой нагрева Т_н = 450…650^oС..

Получают структуру, сочетающую достаточно высокую твердость и повышенную ударную вязкость (оптимальное сочетание свойств) – сорбит отпуска.
Используется для деталей машин, испытывающих ударные нагрузки.
Комплекс термической обработки, включающий закалку и высокий отпуск, называется улучшением.

Сущность методы пробной закалки.

Прокаливаемость сталей, обладающих неглубокой прокаливаемостью, можно оценивать также путем закалки серии цилиндрических образцов, длина которых в четыре раза больше диаметра. Этот метод носит название метода пробной закалки образцов. Твердость определяют вдоль одного или нескольких диаметров поперечного сечения на половине длины образца. По полученным значениям строят кривую распределения твердости по сечению образца в координатах твердость— расстояние от центра образца. Критерием прокаливаемости служит расстояние от поверхности до слоя с заданной твердостью или диаметр образца, закалившегося насквозь на определенную твердость.

Более совершенный метод — пробная закалка цилиндрических образцов, длина которых должна в четыре раза превышать их диаметр (чтобы при закалке не проявлялось влияние интенсивного охлаждения с торцов). Эти образцы, имеющие разный диаметр, закаливают в принятых условиях и разрезают поперек на две равные части (абразивом или резцами с пластинками твердых сплавов), обязательно предохраняя.