2.7.1. Свойства стали после отпуска.

Результатом отпуска закаленных стальных деталей является повышение их конструкционной прочности при заданных условиях эксплуатации. Для деталей, работающих в условиях трения и изнашивания, после закалки проводят низкотемпературный отпуск в интервале температур 150…200°С. Структура после этого вида отпуска – мартенсит отпуска (М_О), твердость снижается незначительно, а предел прочности несколько возрастает (рис.20).

Трещиностойкость углеродистых сталей после низкотемпературного отпуска остается невысокой, о чем косвенно свидетельствует практически не изменяющееся значение ударной вязкости KCU(рис.20).

Рис.20. Влияние температуры отпуска на механические свойства углеродистой стали.

Низкотемпературный отпуск проводят в течение 1…3 часов как заключительную операцию термообработки после поверхностной закалки, а также после объемной закалки, применяющейся в качестве дополнительной термообработки при цементации или нитроцементации. Кроме деталей машин, низкотемпературному отпуску подвергают режущие и мерительные инструменты, штампы из углеродистых и легированных инструментальных сталей.

Отпуск в интервале температур 200…350°С не проводят из-за явления отпускной хрупкости, о чем свидетельствует снижение ударной вязкости (рис.20).

Среднетемпературный отпускпроводят при температуре 350…500°С. В результате образуется дисперсная феррито-цементитная смесь – тростит отпуска (Т_О). Твердость снижается, но повышается ударная вязкость, и, что особенно важно, достигается максимальное значение предела упругости σ_УПР(рис.20).

Поэтому данному виду отпуска подвергают детали рессорно-пружинной группы, от которых по условиям эксплуатации требуются высокие упругие свойства, а также достаточные твердость, прочность и трещиностойкость.

При температуре 500…650°С проводят высокотемпературный отпуск, в результате чего образуется феррито-цементитная структура – сорбит отпуска (С_О). Основным отличием этой структуры от тростита отпуска является более крупный размер зерен цементита. Заметно снижаются твердость и прочность стали, но значительно возрастают ударная вязкость и трещиностойкость.. Термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска, называется улучшением. Улучшению подвергают детали, которые по условиям эксплуатации должны обладать достаточной прочностью и хорошей сопротивляемостью ударным нагрузкам.

Температуры отпуска легированных конструкционных сталей общего назначения (∑_Л.Э.= 5…6%) такие же, как и для углеродистых конструкционных сталей. Однако для легированных сталей характерным является снижение ударной вязкости при отпуске, называемое отпускной хрупкостью.

2.7.2. Отпускная хрупкость.

Отпускной хрупкостью называют снижение ударной вязкости (рис.21) конструкционных сталей при температурах отпуска 250…350°С и 500…600°С.

Рис.21. Влияние режима отпуска на ударную вязкость сталей.

В температурном интервале 250…350°С развивается отпускная хрупкость первого рода (Ι). Наиболее отчетливо она проявляется у малоуглеродистых легированных сталей. Причинами такой хрупкости могут быть выделение хрупкой фазы (избыточных карбидов) по границам зерен, а также превращение пластичной фазы - остаточного аустенита в более прочную и менее пластичную - нижний бейнит или мартенсит. Этому дефекту подвержены также углеродистые конструкционные стали.

Отпускная хрупкость второго рода (ΙΙ) развивается в интервале температур 500…600°С с последующим медленным охлаждением (в печи или на воздухе). Такая хрупкость характерна для хромистых, марганцевых, хромоникелевых и хромомарганцевых конструкционных сталей. Причиной возникновения является выделение избыточных карбидов по границам зерен при медленном охлаждении после отпуска. Быстрое охлаждение после отпуска (в воде), или дополнительное легирование молибденом (0,3%) или вольфрамом (0,5…0,7%) исключают возможность развития отпускной хрупкости 2-го рода.