Влияние термической обработки на свойства стали

В результате термической обработки существенно изменяются свойства стали. Особое значение имеют механические свойства.

Отожженные, нормализованные или улучшенные стали имеют феррито-цементитную структуру. Твердость таких сталей достигается за счет твердости цементитных включений. При малом их количестве пластическая деформация развивается беспрепятственно, и свойства материала характеризуются невысокой твердостью. Если таких частиц будет больше, т.е., например, при термической обработке зерна карбида измельчаются, то вокруг этих частиц возникает искажение кристаллической решетки, что препятствует движению дислокаций, и сталь упрочняется. Наоборот, при укрупнении частиц освободятся некоторые объемы феррита для движения дислокаций, и способность стали к пластической деформации увеличится.

Высокая твердость мартенсита объясняется тем, что элементарные кристаллические ячейки его искажены, вследствие чего пластическая деформация затруднена и образование сдвигов в мартенсите почти невозможно. При 0,7%С твердость мартенсита достигает максимального значения и при дальнейшем увеличении содержания углерода почти не меняется. Дальнейшее повышение твердости может быть достигнуто за счет исходного мелкозернистого аустенита. В этом случае получается мелкоигольчатый мартенсит.

Изменение твердости при отпуске является следствием изменений в строении стали. При низком отпуске (нагрев до ~ 300 ⁰С) за счет появления новых карбидных зерен в виде пластин и их увеличения твердость стали почти не меняется, но увеличивается ее пластичность. Отпуск при 300 ⁰С приводит к повышению предела прочности и предела упругости за счет снятия внутренних напряжений. При повышении температуры отпуска показатели пластичности увеличиваются. Наибольшее показание пластичности соответствует отпуску при 600-650 ⁰С, когда весь комплекс механических свойств выше, чем у отожженной стали. Термообработка при этих температурах называется улучшением и является основным видом термообработки конструкционных сталей. Показатели ударной вязкости не меняются до температур отпуска 400 ⁰С, после чего начинается интенсивное повышение ударной вязкости с максимумом при 600 ⁰С.