Состояние закаленной детали характеризуется очень сильной неравновесной структурой. Это связано с увеличением концентрации углерода в твердом растворе, высокой плотностью дефектов в кристаллической структуре, внутренних напряжениях, структуре и нагреве. По этой причине закаленная сталь обладает высокой прочностью и твердостью, но в то же время запас вязкости практически равен нулю.
- Ударные нагрузки могут вызвать быстрое разрушение деталей. Кроме того, переход закаленной стали из неравновесной структуры в более устойчивую структуру может происходить естественным образом со временем под воздействием температуры окружающей среды или внешних нагрузок. Этот переход сдерживается изменениями объема, поэтому такая ситуация неприемлема для точных деталей и измерительных инструментов. По этой причине дополнительная термообработка (отпуск) всегда выполняется для отверждения детали.
Отпуск является окончательной работой по термообработке стали, и его целью является получение определенного набора механических свойств и полное или частичное устранение закалочного напряжения.
В практике термообработки используются три вида отпуска.
Низкое, среднее, высокое и искусственное старение. Все эти типы общих схем включают нагрев продукта, выдержку при данной температуре и охлаждение.
В результате отпуска, в зависимости от температуры нагрева, нестабильная структура закаленного мартенсита в результате диффузионного перераспределения углерода превращается в более стабильный структурированный мартенсит, троостит, сорбит и перлит. , Стальные изделия приобретают свойства, которые определяют их поведение в процессе эксплуатации в процессе отпуска. Температура отпуска определяется требованиями к механическим свойствам детали.
Низкотемпературный (низкотемпературный) отпуск проводят при нагревании до 150-200 ° С. Низкий отпуск немного уменьшает внутреннее напряжение. Твердость остается высокой (58 … 62 HRC). Стальная структура после низкотемпературного отпуска состоит из отпущенного мартенсита на основе твердого раствора, перенасыщенного углеродом α-Fe.
В отпущенном мартенсите число охрупчиванных трехцентровых ковалентных связей Fe-C-Fe уменьшается, а деформация решетки и остаточное внутреннее напряжение частично устраняются. Кроме того, плотность дислокаций несколько уменьшается, оставаясь на уровне 1011-1012 см-2.
- Таким образом, при низком отпуске закаленный мартенсит обладает более благоприятным набором механических свойств (высокий уровень твердости и небольшой запас вязкости и пластичности).
Этот тип закалки в основном используется для режущих и измерительных инструментов, изделий с поверхностной закалкой, цементирования и нитрокарбонизации.
Из-за сложных механических свойств мягкого мартенситного отпуска, для мягких легированных стальных деталей рекомендуется низкая температура.
Среднетемпературный (средний) отпуск проводится при температуре 350-470 ° С и в основном используется для пружин, пружин и пресс-форм. Это нагревание приводит к распаду мартенсита на смесь феррита и цементита. Из-за недостаточной прочности диффузионного процесса обожженный троостит представлен в виде мелких частиц и определяет более высокую вязкость по сравнению с твердосплавным трооститом.
- В отпущенном троостите деформация ковалентной связи Fe-C-Fe и ОЦК-решетки α-Fe практически исключена, плотность дислокаций снижена до 109–1010 см – 2, а уровень остаточных напряжений снижен. Закаленные фазы троостита и дислокационные решетки обеспечивают набор благоприятных механических свойств для пружин, пружин и аналогичных изделий.
Структура закаленного троостита имеет высокий предел упругости, а твердость составляет 40-50 HRC. Охлаждение после отпуска при 400-450 ° С рекомендуется в воде. Это создает остаточное сжимающее напряжение в поверхностном слое и повышает долговечность детали.
Сталь с концентрацией 0,4% С сначала гасили в воде при 860 ° С, а затем отпускали при температуре 350 ° С. В результате гашения мартенсит, полученный полным гашением, превращается в закаленный троостит, структура которого состоит из дисперсных частиц феррита и цементита, и эти частицы настолько малы, что практически различимы даже при максимальном увеличении микроскопа. Я не могу Ориентация мартенсита в виде иглоподобных структур, сохранившихся на русте в отпуске, отличает его от гашения трестита.
Характер хрупкости. Закалка охрупчиванием называется снижением вязкости стали после отпуска в определенном температурном диапазоне. Существует два типа свойств отпуска.
Наблюдаемый после отпуска в интервале температур 250-350 ° С — это первая температура или необратимая хрупкость.
Наблюдается в интервале температур 2.500-600ºC. Это второй тип характера хрупкий или обратимый.
Первый тип уязвимости характерен для простой углеродистой стали, содержащей 0,3-0,6% С. Появляется при отпуске в интервале температур 250-350ºС. Причиной его появления является выделение карбидов по границам зерен. Это вызывает уязвимость границы и, следовательно, уязвимость всей части.
При повышении температуры отпуска мартенсит разлагается по всему объему детали, и структура соответствующим образом выравнивается, увеличивая вязкость. Поэтому, когда сталь в состоянии первого хрупкого нагрева нагревается до высокой температуры, ее вязкость восстанавливается и повторного нагрева после охлаждения в диапазоне температур хрупкого отпуска 250-350ºС больше не происходит. Поэтому такой характер хрупкости называется необратимым.
- Второй тип уязвимости характерен для среднеуглеродистой стали, содержащей легирующие элементы. Mn; Кр.
- Кроме того, эта хрупкость при отпуске проявляется только при медленном охлаждении при высоких температурах отпуска.
- Если деталь быстро охлаждается на воздухе или в воде, второй тип уязвимости не появляется.
- Если сталь уже имеет хрупкость при отпуске типа 2, ее необходимо разогреть до температуры отпуска и быстро охладить, чтобы удалить ее.
- Вязкость восстановится, но при повторном нагревании и медленном охлаждении вновь появится хрупкость.
- Поэтому такие уязвимости называются обратимыми.
Наличие примесей, особенно фосфора, увеличивает тенденцию стали уменьшать хрупкость второго типа. Поэтому, чтобы сделать сталь нечувствительной ко второму типу отпуска, необходимо сначала уменьшить количество вредных примесей, особенно фосфора, а затем добавить к стали молибден или вольфрам.
Смотрите также:
Примеры решения задач по материаловедению
