25. Термическая обработка конструкционных (изделие типа вал, шестерня) и рессорно-пружинных сталей с учетом прокаливаемости.

В качестве предварительной термической обработки сталей проводят отжиг или нормализацию.

Отжиг - нагрев доэвтектоидной стали до температуры на 30-50 °С выше линии Ac3, выдержка и медленное охлаждение с печью (скорость охлаждения 20-30 град/ч).

При нормализации в отличие от отжига охлаждение производят на спокойном воздухе (скорость охлаждения 3 град/с).

Нагрев доэвтектоидных сталей при предварительной термической обработке выше линии Ac3 необходим для измельчения зерна в сплавах в результате полной перекристаллизации. При этом следует учитывать, что измельчение стали . Такой дефект структуры носит название перегрева. Нагрев же стали в межкритический интервал температур (ниже линии Ас3, но выше Ac1) не при-водит к полной перекристаллизации (измельчается только зерно перлита). Нормализация приводит к несколько более высокой твёрдости , чем отжиг.

Для сталей , содержащих 0,25-0,5 % углерода , повышение твёрдости которых при нормализации невелико, выгоднее проводить нормализацию; для более высокоуглеродистых сталей , содержащих 0,55-0,75 % С - отжиг, но, возможно, и нормализацию - в зависимости от используемой в дальнейшем технологии.

Потом проводят полную закалку - это нагрев сталей до температуры на 30-50 °С выше линии Ас3 (структура - мартенсит).

Чтобы аустенит претерпевал при непрерывном охлаждении только без-диффузионное превращение в мартенсит, его необходимо охлаждать со скоростью- большей или равной критической скорости закатки. Критическая скорость закалки - наименьшая скорость охлаждения, при которой происходит превращение аустенита в мартенсит.

Чтобы сталь прокалилась насквозь нужно, чтобы скорость охлаждения была больше критической скорости для данной стали . Иначе сталь прокалится ненасквозь, значит мех свойства внутри (особенно сопротивление пластическим деформациям) будут ниже, чем на поверхности.

При закалке на мартенсит возникают остаточные напряжения (термические и структурные), которые могут с течением времени привести к изменениям размеров и формы готового изделия и даже его разрушению. Поэтому стали после закалки на мартенсит обязательно подвергают отпуску. При отпуске закалённой стати ее нагревают до температур, не превышающих AC1, с целью формирования структуры, обеспечивающей необходимые эксплуатационные свойства изделия и уменьшения или снятия внутренних закалочных напряжений. При этом мартенсит претерпевает превращения, приводящие к более устойчивому (равновесному) состоянию.

средний отпуск при 350-400 °С приводит к полному распаду мартенсита с образованием цементита, представляющего собой субмикроскопические частицы, распределенные с высокой плотностью в феррите. Такую структуру называют троститом. Тростит характеризуется высоким сопротивлением малым пластическим деформациям. Используется для пружинно-рессорных сталей .

высокий отпуск сталей (улучшение) при 550-650 °С вызывает коагуляцию (укрупнение) частиц цементита и уменьшение плотности распределения их в феррите. Эту структуру называют сорбитом. В результате высокого отпуска снижается сопротивление пластическим деформациям (предел текучести, твёрдость ), и увеличиваются вязкость и пластичность. Закатка с высоким отпуском обеспечивает более высокие предел текучести и вязкость, повышается сопротивление стали зарождению и развитию трещин. Применяется для тяжелонагруженных деталей машин (ваты, штоки, оси, шестерни, лопатки и др.).