Отпуск стали

Отпуском называется операция нагрева закаленной стали для уменьшения имеющихся в ней остаточных напряжений и придания ей комплекса механических и других свойств, которые необходимы для долголетней эксплуатации изделия.

При отпуске закаленной на мартенсит стали в ней происходят превращения, приводящие к распаду мартенсита и образованию равновесного структурно-фазового состава. Интенсивность и результат этих превращений зависят от температуры отпуска. С целью недопущения аллотропических превращений отпуск производится при температурах ниже точки Асг Однако поскольку от температуры зависят степень распада мартенсита и комплекс получаемых при этом физико-механических и других свойств, то температуру отпуска выбирают в зависимости от функционального эксплуатационного назначения изделия.

В процессе многолетней эксплуатационно-производственной практики сложились три основные группы изделий, требующие для их успешной эксплуатации «своих» специфических комплексов вязкостно-прочностных и других свойств.

В первую группу входят режущий и мерительный инструменты, а также штампы для холодной штамповки. От их материала требуются высокая твердость (свыше 58 HRC) и хотя бы небольшой запас вязкости.

Вторую группу составляют пружины, рессоры и другие изделия, от материала которых требуется сочетание высокого предела упругости с удовлетворительной вязкостью.

Третья группа изделий включает большинство деталей машин, испытывающих статические и особенно динамические или циклические нагрузки. При длительной эксплуатации изделий от их материала требуется сочетание удовлетворительных прочностных свойств с максимальными показателями вязкости.

Следовательно, в зависимости от температуры нагрева существует три вида отпуска: низкотемпературный (низкий), среднетемпературный (средний) и высокотемпературный (высокий).

Низкотемпературный (низкий) отпуск производится при 150—180°С, а для легированных сталей — до 250°С. В этом случае при низкой интенсивности диффузионных процессов в мартенсите происходит только начальная стадия к его переходу в равновесное состояние.

Среднетемпературный (средний) отпуск производится при температуре от 350 до 450°С (иногда до 470°С). При таком нагреве завершается распад мартенсита, приводящий к образованию нормальных по составу и внутреннему строению феррита и цементита.

Высокотемпературный (высокий) отпуск осуществляется при 500—650°С. При таких условиях нагрева при усилившихся диффузионных процессах происходит образование более крупных, чем у То, зерен феррита и цементита^ сопровождающееся дальнейшим снижением плотности дислокаций (до 108—109 см-2) и практически полным устранением остаточных напряжений.

Отпуск при более высоких температурах (близ точки Ас,) нецелесообразен вследствие чрезмерного роста зерен цементита, что приводит к образованию структуры зернистого перлита и, как следствие, к значительному снижению прочности и особенно вязкости.