9.6. Отпуск стали

Отпуск является заключительной операцией термической обработки. При отпуске формируется окончательная структура и свойства изделия. Уменьшаются или устраняются внутренние закалочные напряжения, повы­шаются вязкость и пластичность.

При выборе температуры отпуска необходимо иметь в виду, что при монотонном измении предела текучести, предела прочности наблюдаются рез­кие провалы ударной вязкости. Провалы ударной вязкости связаны с отпуск­ной хрупкостью стали. Поэтому при выборе режима отпуска следует прове­рить по справочнику не попадает ли рекомендуемая температура отпуска для данной стали в опасную область и сделать соответствующую корректировку.

После низкого отпуска закаленная сталь сохраняет высокую твердость и высокую износостойкость. Однако изделие не выдерживает значительных динамических перегрузок. Поэтому низкотемпературному отпуску подвергают режущий инструмент из углеродистых и низколегированных сталей, а также детали претерпевшие поверхностную закалку, цементацию, цианиро­вание или нитроцементацию.

Среднетемпературный отпуск обеспечивает высокие предел упругос­ти, предел выносливости и релаксационную стойкость. Его применяют, глав­ным образом, для пружин и рессор, а также для штампов. Охлаждение после отпуска при 400-500 °С следует проводить в воде. Это способствует образо­ванию на поверхности сжимающих остаточных напряжений, которые уве­личивают предел выносливости пружин.

Высокотемпературному отпуску подвергают среднеуглеродистые кон­струкционные стали

(0,3-0,5 %С) к которым предъявляются высокие требо­вания к пределу текучести, пределу выносливости и ударной вязкости. Высо­кий отпуск создает наилучшее соотношение прочности и вязкости.

9.7. Основное оборудование для термической обработки

Оборудование термических цехов делится на три группы:

1. основное оборудование (печи, охлаждающие устройства, закалоч­ные прессы, оборудование для обработки холодом);

2. дополнительное оборудование (травильные прессы, моечные маши­ны, травильные ванны, пескоструйные и дробеструйные аппараты и т.д.);

3. вспомогательное оборудование (всевозможные транспортные уст­ройства, установки для получения контролируемых атмосфер).

Для нагрева под закажу нормализацию и отжиг мелких и средних деталей в термических цехах применяют камерные печи с защитной атмосферой (газо­вые). Детали большой длины нагревают в шахтных печах с выдвижным подом.

В термических цехах применяются также вакуумные печи и электри­ческие печи. Для нагрева под закалку и отпуск широко применяют печи-ванны. Жидкие среды (расплавленные хлористые соли BaCl, NaCl) обеспечива­ют высокую скорость нагрева, предохраняют металл от окисления и позво­ляют осуществить местный нагрев.

Закалку изделий проводят в закалочных ваннах, закалочных прессах, в специальном оборудование для обработки холодом. Для снижения короб­ления деталей сложной формы при закалке в масле применяют охлаждение в штампах или спецприспособлениях.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ НА ПАМЯТЬ

1. Технология термообработки включает в себя выбор: режима на­грева деталей (температуры нагрева, допустимой скорости и времени нагре­ва); среды, где осуществляется нагрев с учетом ее химического действия на нагреваемый металл; условий охлаждения(закалка,отпуск); агрегата для тер­мической обработки (необходимого оборудования установленного в одну линию в порядке последовательности технологических операций).

2. Выбор температуры закалки производится в зависимости от темпе­ратуры критических точек (Ас_рАс_;,Аст). Доэвтектоидные стали нагреваются выше температуры точки Ас_; на 30-40°С. Для эвтектоидных и заэвтектоидных сталей оптимальной является температура нагрева выше Ac_f на 30-40 °С.

3. Температуру нагрева под закалку легированных сталей берут из справочников.

4. Существует несколько способов закалки: закалка в одном охлади­теле, закалка в двух средах, ступенчатая закалка, изотермическая закалка, закалка самоотпуском.

5. Закаливаемость - способность стали повышать твердость в резуль­тате закалки. Она зависит, главным образом, от содержания в стали углеро­да. Чем выше в мартенсите углерода, тем выше его твердость. Легирующие элементы оказывают небольшое влияние на закаливаемость.

6. Прокаливаемость - способность стали получать закаленный слой с мартенситной и полумартенситной структурой (50% мартенсита и 50% троо­стита) на ту или иную глубину. Прокаливаемость определяется критической скоростью охлаждения, зависящей от состава стали.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Почему нагрев необходимо осуществлять с оптимальной скоростью?

2. Как определяется время нагрева заготовки?

3. Какое действие оказывает газовая среда на сталь?

4. Каковы меры борьбы с обезуглероживанием стали?

5. Почему не допускается нагрев под закалку доэвтектоидных сталей ниже температуры критической точки А,?

6. В связи с чем достигается максимальная твердость после закалки у доэвтектоидных сталей?

7. В каких случаях применяется закалка в одном охладителе?

8. В каком случае применяется закалка самоотпуском?

9. Какие стали после закалки подвергаются обработке холодом?

10. С чем связаны провалы ударной вязкости стали?