![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Отпуск и старение.
Отпуском называется процесс термической обработки, при котором закаленная сталь нагревается ниже критической точки Ас1, выдерживается при этой температуре и затем охлаждается. В процессе отпуска уменьшаются или устраняются внутренние напряжения, повышаются вязкость и пластичность стали, снижается ее твердость, улучшается структура. При отпуске в стали происходят определенные структурные превращения. Первое превращение совершается при температурах 80 - 200 °С. Из раствора выделяется углерод, при этом исчезает искажение кристаллической решетки. Образующийся в процессе отпуска мартенсит, имеющий кубическую решетку, называют отпущенным. Второе превращение происходит при температурах 200 - 300 °С. Остаточный аустенит переходит в отпущенный мартенсит, который является менее напряженной структурой, чем мартенсит закалки. Третье превращение происходит при температурах 300 - 400 °С. В этот период завершается процесс выделения углерода из раствора, образуется цементит (Fe3C), одновременно уменьшаются внутренние напряжения. При 400°С сталь состоит из ферритно - цементитной смеси (троостит отпуска). При дальнейшем повышении температуры начинается коагуляция - частицы феррита и цементита разрастаются и приобретают округлую форму. Отпущенная при 350 - 500 °С сталь имеет структуру троостита, при 500 - 600 °С - структуру сорбита и при 600 - 700 °С - структуру перлита. В зависимости от температуры нагрева различают три вида отпуска — низкотемпературный, среднетемпературный и высокотемпературный. Низкотемпературный (низкий) отпуск проводят с нагревом до 150 - 300 °С. Этот отпуск снижает внутренние напряжения в стали при сохранении высокой твердости (58 - 63 HRCэ). Его применяют преимущественно для инструмента из углеродистых и низколегированных сталей, а также для деталей, подвергаемых поверхностной закалке, цементации и нитроцементации, к которым предъявляются высокие требования по твердости и износостойкости. Среднетемпературный (средний) отпуск осуществляют при температурах 350 - 500°С. Целью этого отпуска является получение структуры троостита. Твердость закаленной стали при этом снижается до 40 - 50 HRCэ, предел упругости достигает максимального значения. Среднему отпуску подвергают рессоры и пружины. Высокотемпературный (высокий) отпуск проводят при температурах 550 - 680 °С. Сталь при этом приобретает структуру сорбита (сорбит отпуска). Твердость закаленной стали снижается до 250-350 НВ, прочность уменьшается в 1, 5-2 раза, пластичность и вязкость увеличиваются в несколько раз, внутренние напряжения полностью снимаются. Закалка с высоким отпуском называется улучшением. Улучшенная сталь по сравнению с отожженной или нормализованной имеет более высокие показатели прочности, пластичности и вязкости. Улучшению подвергают изделия из конструкционных сталей марок: 40, 45, 40Х, 40ХНМ, 40ХМФ и др. (полуоси, коленчатые валы, шатуны, поворотные кулаки, рычаги, балки передних осей автомобилей, а также болты, гайки, винты и др.), испытывающие большие нагрузки. При отпуске некоторых легированных сталей в определенном интервале температур наблюдается резкое снижение ударной вязкости, возникает отпускная хрупкость. Чтобы избежать развития отпускной хрупкости, изделия, изготовленные из хромоникелевых и марганцевых сталей, после высокого отпуска быстро охлаждают в масле или воде. С этой же целью сталь легируют молибденом или вольфрамом (не более 0, 6 %). Температура отпуска и время выдержки зависят от марки стали, требований, предъявляемых к свойствам изделий из этой стали, и их массы. Отпуск закаленных изделий, особенно инструмента проводят непосредственно после закалки в целях предотвращения образования трещин из - за возникших внутренних напряжений. При заниженных температурах отпуска или сокращении времени выдержки в стали сохраняется повышенная хрупкость, для устранения которой производят повторный отпуск. Повышенная температура отпуска приводит к снижению твердости и прочности. Эти недостатки устраняют отжигом изделий и повторной их закалкой с последующим отпуском. Температуру отпуска можно определить по цветам побежалости. На рисунке 9.5 показана зависимость механических свойств стали 40 от температуры отпуска.
Рисунок 9.5 – Зависимость механических свойств стали 40 от температуры отпуска
Старение - изменение свойств стали с течением времени без заметного изменения микроструктуры. В результате старения прочность и твердость повышаются, а пластичность и вязкость снижаются. Старение приводит к изменению размеров и короблению изделий. Если старение производят при комнатной температуре, его называют естественным, если при повышенной температуре, - искусственным. Старению подвергают станины станков, плунжеры, калибры, скобы и другие изделия, размеры и геометрическая форма которых не должны изменяться в процессе их эксплуатации. Известны два вида старения — термическое и деформационное (механическое). Термическое старение происходит в результате изменения растворимости углерода в α -железе в зависимости от температуры. Деформационное старение протекает в сплаве, подвергнутом пластической деформации при температуре ниже температуры рекристаллизации. Процесс этого старения длится 15 суток и более при комнатной температуре и всего несколько минут при температурах 200 - 350 °С. Искусственное старение закаленных и отпущенных при низкой температуре изделий производят после предварительной механической обработки при 100 - 180 °С с выдержкой в течение 18 - 35 ч и медленным охлаждением. Естественное старение осуществляется на открытом воздухе под навесом, где на изделия воздействуют атмосферные факторы: температура, влажность и давление воздуха. Оно длится от 3 месяцев до 2 лет. Естественному старению подвергают станины прецизионных станков, корпусные детали ответственного назначения. Его результатом является снижение внутренних напряжений, стабилизация размеров и геометрической формы изделий.
|