Отпуск закаленной стали

Отпуск – обязательная послезакалочная операция термообработки, состоящая в нагреве закаленной стали до температуры ниже А₁, выдержке с последующим охлаждением с определенной скоростью. В результате отпуска сталь приобретает окончательные механические свойства. При этой операции снимаются и внутренние напряжения, при этом величина остаточных напряжений, в основном, зависит от температуры отпуска: чем она выше, тем полнее снимаются напряжения. Остаточные напряжения обычно снимаются интенсивно на начальных этапах выдержки, далее этот процесс затухает. Поэтому продолжительность выдержки составляет 1,5...2,0 часа. На величину остаточных напряжений большое влияние оказывает скорость охлаждения при отпуске: чем медленнее охлаждение, тем ниже остаточные напряжения.

Со скоростью охлаждения при отпуске связана еще одна особенность. Легированные стали, не содержащие молибден или вольфрам, склонны к отпускной хрупкости II рода. Это проявляется в том, что после медленного охлаждения (например, с печью) при отпуске от температур 500...680 ⁰С сталь обнаруживает резко пониженную ударную вязкость, что в ряде случаев (для ответственных деталей) недопустимо. Поэтому стали, чувствительные к отпускной хрупкости II рода (хромистые, никелевые, хромоникелевые), после выдержки при отпуске следует охлаждать быстро, например, в воде или масле. Подавляют отпускную хрупкость 0,2...0,3 % Мо или 0,50...0,60 % W. Такие стали не проявляют склонности к отпускной хрупкости даже при охлаждении вместе с печью.

Применяются следующие виды отпуска.

Низкотемпературный – проводят при температурах 140...240 ⁰С. В результате снижаются внутренние напряжения, возникает отпущенный мартенсит. Закаленная сталь сохраняет высокую твердость в пределах НRС 58...63. Такой послезакалочный отпуск применяется для режущего и мерительного инструмента из углеродистых и низколегированных сталей. Продолжительность выдержки 1,5...2,5 часа, охлаждение с печью.

Среднетемпературный отпуск – проводят при температурах 350…500 ⁰С и применяют для пружин и рессор. Такой отпуск обеспечивает высокие упругие свойства. Структура стали после закалки и среднетемпературного отпуска – троостит отпуска с твердостью НRС 45...50. Охлаждение после отпуска проводят в воде, что создает в поверхностных слоях сжимающие остаточные напряжения, которые увеличивают предел выносливости.

Высокотемпературный отпуск – проводят при температурах 550..680 ⁰С и применяют для конструкционных сталей после их закалки. Структура – сорбит отпуска. Эта структура обеспечивает стали наиболее высокое сочетание прочности, вязкости и пластичности. Закалка с последующим высокотемпературным отпуском называется термическим улучшением.

Этой операции подвергают среднеуглеродистые стали, содержащие
0,35...0,50% С. Длительность выдержки при отпуске составляет 1,0...6,0 часов, в зависимости от габаритов детали. В связи с термическим улучшением, приобретает особую роль прокаливаемость, ибо благоприятная структура – сорбит отпуска – будет только в той части детали, которая закалилась на мартенсит.