Отпуск

Отпуском называется процесс термической обработки, заключающийся в нагреве закаленной стали до температуры не выше температуры в точке А_С1 обусловливающей частичный или полный распад мартенсита, выдержке при заданной температуре и охлаждении обычно на воздухе (сталь, склонную к отпускной хрупкости, охлаждают в воде).

Отпуск является окончательной операцией термической обработки и проводится для повышения пластичности, снижения или почти полного устранения внутренних напряжений, уменьшения хрупкости закаленной стали, стабилизации структуры и размеров закаленных деталей. В зависимости от температуры нагрева отпуск делят на низкий, средний и высокий.

Низкий отпуск заключается в нагреве стали до температуры ниже 250° С и охлаждении для получения мартенсита отпуска и частичного снятия внутренних напряжений. В результате низкого отпуска сталь становится менее хрупкой, твердость и износостойкость сохраняются высокими (для сталей с содержанием 0,5—1,3% С HRC 58—63), но если деталь не имеет вязкой сердцевины, то она не выдерживает динамических нагрузок. Поэтому низкому отпуску подвергают детали после термической обработки, приводящей к поверхностному упрочнению, для повышения твердости и износостойкости при сохранении высокого сопротивления динамическим нагрузкам из-за высокой пластичности сердцевины (т. е. после поверхностной закалки и процессов химико-термической обработки—цементации, цианирования или нитроцементации). Низкому отпуску подвергают также режущий и измерительный инструмент из углеродистых и низколегированных сталей, детали подшипников качения, основными требованиями к которым являются высокая твердость и износостойкость.

Средний отпуск заключается в нагреве стали до температуры 350—500° С и охлаждении для получения структуры троостита отпуска. В результате среднего отпуска твердость закаленной стали снижается до HRC 40—50, тогда как предел упругости, имеющий после закалки стали наименьшее значение, достигает максимальной величины. Поэтому среднему отпуску подвергают пружины, рессоры и другие упругие элементы.

Высокий отпуск заключается в нагреве стали до температуры 500—680° С и охлаждении для получения структуры сорбита отпуска. В результате высокого отпуска твердость закаленной стали снижается до НВ 250—350, прочность снижается в 1,5—2 раза, в несколько раз увеличиваются пластичность и вязкость и почти полностью снимаются внутренние напряжения. По сравнению с механическими свойствами после отжига или нормализации сталь после закалки и высокого отпуска имеет более высокие прочность, пластичность и вязкость. Такой термической обработке, т. е. закалке стали на мартенсит с последующим высоким отпуском, называемой улучшением, часто подвергают детали из среднеуглеродистой конструкционной стали.

Низкий отпуск часто проводят в масляных ваннах. Для высокого отпуска используют электропечи; для равномерного нагрева применяют электропечи (шахтного типа) с циркуляцией нагретого воздуха с помощью вентилятора. В современных термических цехах массового производства для термической обработки применяют агрегаты непрерывного действия, состоящие из различного оборудования, в котором непрерывно осуществляются все виды термической обработки данной детали.

Кроме обычного отпуска используют также самоотпуск, при котором нагретая под закалку деталь охлаждается не полностью, чтобы остаточное, сохранившееся в детали тепло произвело отпуск. Такое совмещение в одну операцию закалки и отпуска называют закалкой с самоотпуском.