7.9 Отпуск закалённых сталей

Сталь после закалки имеет повышенную твёрдость, но одновременно и повышенную хрупкость. Поэтому после закалки сталь всегда подвергают отпуску, с целью придания ей более равновесной структуры и более высокой пластичности. Различают отпуск низкий, средний и высокий.

При низком отпуске сталь нагревают примерно до двухсот градусов. При этом мартенсит превращается в мартенсит отпуска. Твёрдость стали несколько снижается, а пластичность и ударная вязкость возрастает. Низкому отпуску обычно подвергают инструмент.

Средний отпуск производят при температурах порядка четырехсот градусов. При этом сталь приобретает структуру троостита отпуска. Средний отпуск производят тогда, когда необходимо сочетать достаточную твёрдость, пластичность и вязкость.

Высокий отпуск производят при температурах порядка шестьсот градусов. При этом сталь приобретает структуру сорбита отпуска. Получается оптимальное сочетание твёрдости, прочности и вязкости.

Термическую обработку, заключившуюся в сочетании закалки с высоким отпуском, в ходе которой происходит оптимизация структуры и свойств стали называют улучшением.

7.10 Поверхностная закалка

Поверхностная закалка состоит в нагреве поверхностного слоя стали до температур выше фазовых превращений с последующим его быстрым охлаждением. В ходе такой закалки поверхностный слой изделия приобретает повышенную твёрдость, а сердцевина остаётся вязкой.

Нагрев под закалку обычно производят токами высокой частоты (ТВЧ). Иногда также используют плазменные горелки или лазерное излучение. При нагреве токами высокой частоты стальную деталь помещают в так называемый индуктор, представляющий собой катушку из медной трубки, внутри которой циркулирует охлаждающая вода. При прохождении по индуктору переменного тока в детали возникает переменное магнитное поле, вызывающее вихревые токи. Эти токи протекают в основном по поверхности детали и разогревают только поверхностный слой. Глубина разогреваемого слоя зависит от частоты тока. Чем выше частота тока, тем меньше глубина.

Для ТВЧ-закалки используют генераторы переменного тока с частотой от 500 Гц до одного МГц. При этом толщина закалённого слоя меняется в пределах от 10 мм до десятых долей миллиметра. После разогрева поверхностный слой охлаждают, распыляя на его с помощью специального устройства охлаждающую жидкость.

ТВЧ-закалку обычно применяют для обработки различных валов и шестерён, где необходима твёрдая поверхность и вязкая сердцевина.

Иногда термообработку сочетают с насыщением поверхностного слоя детали каким либо химическим элементом. Такой способ обработки называют химико-термической обработкой.

93