Термическая обработка сталей

III. Специальные стали

Обладают специфическими свойствами. Различают:

1) нержавеющие стали:

30Х13, 40Х13 – хирургические инструменты, карбюраторные иглы,

12Х17 – для пищевой промышленности,

12Х18Н9 – устойчивы к кислотам,

2) жаростойкие стали

12ХМФ – котельное оборудование

40Х10С2М – клапаны ДВС

12Х18Н10Т – выхлопные трубы

3) износостойкие стали

110Г13 – крестовины стрелочных переводов

Г13 – траки танков, тракторов

4) рессорно-пружинные стали

Сталь 65Г, 55С2, 60С2 – пружины, рессоры подвижного состава

60С2ХФ, 50ХФА – клапанные пружины

Шарикоподшипниковые – ШХ12, электротехнические и др. виды сталей.

Термическая обработка – это процесс нагрева, выдержки и охлаждения сплавов с целью изменения их структуры и получения нужных свойств.

Основные виды термообработки:

1) Отжиг – это процесс нагрева, выдержки и медленного охлаждения (охлаждение - 100…200⁰С в час).

Различают: Диффузионный, Рекристализационный, Отжиг для снятия внутренних напряжений, Полный и Неполный

а) диффузионный отжиг – Т_н=1100-1200⁰С, выдержка 15-20 часов, медленное охлаждение

Применяют для легированных сталей, для уменьшения внутренних дефектов, выравнивания химического состава;

б) рекристаллизационный отжиг – Т_н= 650-700 ⁰С, выдержка, медленное охлаждение

Применяют как промежуточную операцию для снятия наклепа между операциями холодного деформирования;

в) отжиг для снятия внутренних напряжений – Т_н= 550-650⁰С, выдержка, медленное охлаждение.

Применяют для отливок, сварных изделий с целью устранения внутренних напряжений в изделиях.

г) полный отжиг – Т_н= (30-50⁰С) +Т_кр (л. GS), выдержка, медленное охлаждение

Применяют для доэвтектоидных сталей. Измельчается зерно, что обеспечивает высокую ударную вязкость и пластичность.

д) неполный отжиг - Т_н= 730-750⁰С (­ л. PSK), выдержка, медленное охлаждение

Применяют для получения зернистой формы перлита вместо пластинчатой. Сталь приобретает низкую прочность, твердость.

2) Нормализация – заключается в нагреве до температуры на 40…50⁰С выше линии.GSE, выдержке и охлаждении на воздухе. В результате переохлаждения аустенита, при его распаде образуется мелкозернистая структура, что повышает механические свойства сплавов (твердость, прочность по сравнению с отожженной) Нормализация может быть предварительным или заключительным видом термообработки.

Для средне- и высокоуглеродистой стали применяют вместо закалки и отпуска.

3) Закалка – Т_н= на 30-50⁰С выше Т_кр, выдержка, резкое охлаждение (обычно более 160 ⁰С в секунду).

-полная закалка - для доэвтектоидных сталей - Т_н =(30-50⁰С) выше л. GS

- неполная закалка – для заэвтектоидных сталей - Т_н =30…50⁰С выше линии SK

При охлаждении сталей со скоростью выше критической, происходит бездиффуззионное g - a превращение, при этом избыточный растворённый углерод не успевает выйти из кристаллической решётки и искажает её превращая в тетрагональную. Зерно металла становится игловидным, резко повышается твердость и хрупкость сплава.

Полученную структуру называют мартенсит – пересыщенный твердый раствор атомов углерода в a - железе.

Структура мартенсита неустойчивая и при нагревании способна распадаться.

Закалочные среды – вода, минеральное масло, водные растворы щелочей, водовоздушная смесь.

Наиболее распространена закалка в одном охладителе, но лучшие результаты получают закалкой в двух средах (обычно вода – масло).

Отпуск – выполняется после закалки, заключается в нагреве закаленной стали до температуры ниже Т_кр =727⁰С и охлаждении на воздухе.

В зависимости от температуры нагрева различают:

а) низкий отпуск – Т_н= 250-200⁰С, при этом снижаются внутренние напряжения без значительного снижения твердости.

Применяют для режущего измерительного инструмента.

б ) средний отпуск – Т_н= 350…500⁰С, при этом при этом мартенсит распадается с образованием тростита – структуры с высокой упругостью, выносливостью.

Применяют для пружин, рессор, штампов

в ) высокий отпуск – Т_н= 500…680 ⁰С, при этом мартенсит распадается с образованием сорбита – структуры с наилучшим соотношением прочности и вязкости.

Применяют для тяжелонагруженных деталей.

Улучшение стали – закалка с последующим высоким отпуском.