Отпуск и виды отпуска

Отпуском называется операция термообработки, заключающаяся в нагреве закаленной стали до температур ниже , выдержке и последующем охлаждениим на воздухе.

Цель отпуска – уменьшение внутренних напряжений, возникших при закалке, повышение пластичности и ударной вязкости стали. В результате отпуска достигается требуемый уровень прочности.

При отпуске неравновесная структура закаленной стали (мартенсит) переходит в более устойчивое состояние. Этот переход связан с диффузионным распадом мартенсита и остаточного аустенита, с образованием феррито-цементитной смеси. Структурные изменения в стали и связанные с этим изменения механических свойств сильно зависят от температуры отпуска.

В практике термообработки различают три вида отпуска: низкий, средний и высокий:

Низкий отпуск – нагрев до (150…200)° С, вызывает частичное выделение углерода из мартенсита, что снижает искажения в его кристаллической решетке. При этом уменьшаются внутренние напряжения и немного повышается пластичность при небольшом снижении твердости. Образующаяся структура называется отпущенный мартенсит. Низкотемпературный отпуск применяют для инструментальных сталей и для группы цементуемых (нитроцементуемых) сталей.

Средний отпуск – нагрев до (350…450)° С. При этом заканчивается выделение углерода из пересыщенного раствора, в результате мартенсит распадается на ферритно-цементитную смесь высокой степени дисперсности. Одновременно происходит распад остаточного аустенита также на ферритно-карбидную смесь. Образовавшаяся структура называется троститом отпуска. Такая структура обеспечивает высокий предел упругости стали. Средний отпуск используют для конструкционных сталей, в частности, для обработки элементов конструкций, деталей машин, у которых основным требованием является наличие высокого предела упругости (рессоры, пружины, штампы и др.).

Высокий отпуск – нагрев изделий до (550…650)° С – вызывает укрупнение частиц ферритно-цементитной смеси. Образующаяся структура получила название сорбита отпуска. Высокий отпуск почти полностью снимает внутренние напряжения и значительно повышает ударную вязкость и пластичность стали. Прочность и твердость снижаются, но остаются более высокими, чем после отжига. Термическая обработка, состоящая из закалки и высокого отпуска, часто называется улучшением. Улучшению подвергают, главным образом, ответственные тяжело нагруженные детали машин, испытывающие знакопеременные и ударные нагрузки (зубчатые колеса, валы, шатуны и т.п.).

Таким образом, структуры тростита и сорбита могут быть получены не только из аустенита при охлаждении с различными скоростями, но и путем отпуска мартенсита.

При непрерывном охлаждении аустенита в образующейся ферритно-карбидной смеси цементит имеет пластинчатое строение, а при отпуске закаленной стали цементитные частицы имеют зернистую форму, чем объясняется различие свойств подобных структур закалки и отпуска.

Так, сорбит закалки более тверд и прочен (при тех же значениях относительного удлинения), чем сорбит отпуска и т.д.

Время нагрева до температуры отпуска определяется так же, как и для других видов термообработки (1 мин на 1 мм круглого сечения; 1,5 мин на 1 мм – прямоугольного). Выдержку при отпуске берут 50 % от времени нагрева.