16. Перетворення в загартованій сталі при нагріванні. Відпуск та старіння.

При нагріванні сіалі відбуваються перетворення мартенсит}' і залишко­вого аустеніту.

Залежно від температури нагрівання умовно можна виділити чотири перетворення: перше відбувається в інтервалі температур 80-200°С. друге — при температурах 200-300°С третє — при 300-400°С и четверте — при температурах вище 400°С.

У таблиці позначено: М — мартенсит, Ф — ферит, М_вш — мартенсит відпущений, А_зал — аустеніт залишковий, Ре₂С — є-карбід.

З табл.3.1 видно, що в результаті першого перетворення структура за­гартованої сталі складається з так названого відпущеного мартенситу мета­стабільного є-карбіду Ре₂С, що виділився з нього, а також залишкового аус­теніту, який не зазнав змін.

В результаті другого перетворення залишковий аустеніт перетворюється в перенасичений а-розчин фериту і цементиту, тобто перетворення закін­чується повним виділенням з розчину цементиту й утворенням кубічного мартенситу.

Третє перетворення закінчується утворенням ферито-цементитної суміші.

Коагуляція часток цементиту відбувається при подальшому нагріванні вище 400°С, при так названому, четвертому перетворенні. Зазначені в табли­ці температурні інтервали для кожної марки сталі різні й можуть зміщатися в більшу або меншу сторону.

Відпуск сталі: Процеси перетворення мартенситу і залишкового аустеніту при нагрі­ванні називаються відпуском загартованої сталі. Відпуск залежно від одер­жаної мікроструктури називають низьким, середнім або високим.

Після низького відпуску (120-250°С) у загартованій сталі зберігається мікроструктура мартенситу. Після середнього відпускання (350-500°С) утво­риться тростит відпуску, після високого (500-б50°С) — сорбіт відпуску. Останні дві структури (тростит і сорбіт) розрізняються лише за ступенем ди­сперсності цементитних часток і механічних властивостей.

У ферито-цементитних сумішах, які утворюються при розпаді переохо­лодженого аустеніту, цементит має пластинчасту форму, а при розпаді мар­тенситу — зернисту.

Відпуск є кінцевий вид термічної обробки, який призначається для ство­рення в сталі певної структури в цілях отримання заданих якостей.

Таким чином, відпуском називають технологічний процес термічної обробки, який полягає в нагріванні загартованої сталі до певної температури, яка не перевищуює точки Ас_ь витримці при ній і подальшим охолодженням до кімнатної температури.

Низький відпуск проводять шляхом нагрівання загартованої сталі до те­мператури 120-250°С. При даних температурах утворюється структура від­пущеного мартенситу, дещо знімаються внутрішні напруження і зберігається властива мартенситу висока твердість. Цьому відпуску підлягають деталі, які працюють в умовах тертя і зносу, цементовані (шестерні, вали коробок пере­дач, диски фрикційних механізмів та ін.), а також ріжучі і вимірювальні ін­струменти. Температура відпуску вибирається у вказаних рамках в залежнос­ті від призначення виробу. Наприклад, ріжучий і вимірювальний інструмент в цілях збереження високої твердості і зносостійкості відпускають при тем­пературах

150-200°С. Цементовані вироби, твердість яких повинна бути в рамках НКС 50-60, відпускають при температурах 200-220°С.

Інколи на виробництві, особливо інструментальному, використовують гартування з самовідпуском. Температуру самовідпуску в цьому випадку ви­значають по кольорам побіжалості, які представляють собою кольори тонкої плівки окисла, яка утворюється при температурах: 220°С — світло-жовтий; 255°С — коричневий; 285°С — фіолетовий; 295-3І0°С -темно-синій; 330°С — темно-сірий. З підвищенням температури відпуску збільшується товщина оксидної плівки і змінюється її забарвлення.

Середній відпуск проводять шляхом нагрівання загартованої сталі до температури 350-500°С. В результаті середнього відпуску сталь набуває структури троститу відпуску, твердість помітно знижується, при цьому збері­гається висока міцність і пружність сталі. Такому відпуску підлягають пру­жини, ресори, торсіонні та інші пружинні елементи. Середній відпуск здійс­нюється в електричних печах чи в розплавах солей.

Високий відпуск проводять при температурах 500-650°С. При цьому сталі набувають структуру сорбіту відпуску, яка поєднує високу в'язкість і пластичність з достатньо високою твердістю і міцністю. При високому відпу­ску майже повністю знімаються внутрішні напруження. Високий відпуск ви­користовується для деталей, які працюють при великих ударних і знакозмін-них навантаженнях (шатуни, поршні і силові шпильки двигунів).

Термічна обробка, яка складається з гартування і подальшого високого відпуску з метою отримання мікроструктури сорбіту відпуску, в техніці отримала назву покращення. Покращенню піддають середньовуглецеві (0,3-0,6%С) конструкційні і леговані сталі, від яких вимагають високої межі теку­чості о_т, межі міцності а_в, ударної в'язкості а„.

Для деяких сталей, які містять леговані елементи Сг, \У, V, Мо, темпера­турні інтервали розпаду мартенситу зміщуються в бік підвищення темпера­тури, тому і вказані інтервали для різних видів відпуску також зміщуються вгору.