Комплекс цих заходів призводить до виділення зайвого вуглецю, перебудові та упорядкування структури металу, усунення дефектів його кристалічної будови. Опрацьовані матеріали набувають заданий комплекс механічних властивостей, серед яких основні - збільшення пластичності і зниження крихкості при збереженні достатнього рівня міцності.
Види відпустки стали
- Низький.
- Середній.
- Високий.
Поняття низького відпустки.
Для зниження внутрішніх напружень низький відпустку стали зазвичай проводять нагріванням до 250 ° C протягом від 1 до 2, 5 години. З металу в процесі дифузії виділяється частина надлишків вуглецю, з них утворюються карбідні частинки у вигляді пластин і стрижнів. Нерівноважна структура мартенситу гарту перетворюється в рівноважний відпущений мартенсит. Цим досягається стабілізація розмірів виробів, підвищуються в'язкість і міцність, а показники твердості практично не змінюються.
Низькотемпературного відпуску піддають залізовуглецеві і низьколегованісталі для виробництва ріжучого і вимірювального інструмента, який не відчуває динамічних навантажень. В основному його виконують для сталей, загартованих струмами високої частоти, а також для сплавів, поверхня яких раніше був насичений вуглецем і азотом.
Особливості середнього відпустки.
Він проводиться при температурах від 350 ° C до 500 ° C і забезпечує високу пружність і релаксаційну стійкість. З стали виділяється весь надлишковий вуглець, а карбід переходить в цементит. Мартенсит вже повністю розклався, а перебудова структури металу (полігонізації) і її вдосконалення (рекристалізація) ще не почалися. Нова комбінація називається троостомартенсіт і характеризується прискоренням процесів дифузії. Кристалічна решітка сплаву при цьому перетворюється в кубічну, а внутрішня напруга ще більше зменшуються.
Охолодження металу здійснюють в воді, що теж збільшує межа витривалості. Середньотемпературна відпустку необхідний при виробництві пружних деталей: ресор, ударного інструменту і пружин.
Технологія високого відпустки.
При температурах понад 500 ° C в вуглецевих сплавах відбуваються структурні перетворення, які вже не належать до фазових перетворень. Змінюються конфігурація і габарити частинок кристалів, їх зерна укрупнюються, а форма прагне до равноосной. Комплексна термообробка, що включає загартування і високий відпустку стали, в матеріалознавстві називається поліпшенням, а кристалічна структура металу після цього - сорбітом відпустки. Вона вважається найбільш ефективною, так як досягається ідеальне поєднання в'язкості, пластичності і міцності сплаву. Однак дещо знижується твердість, тому не доводиться сподіватися на поліпшення зносостійкості.
Тривалість високого відпустки варіюється в межах від 1 до 6 годин і залежить від розмірів зубчастих передач, опор, колінчастих валів, втулок, болтів і гвинтів, виготовлених з конструкційних і середньовуглецевих сталей. Ці вироби в процесі експлуатації сприймають ударні навантаження і працюють на стиск, розтяг і вигин, а до їх міцності, витривалості, плинності і ударної в'язкості пред'являються особливі вимоги.
Явище відпускної крихкості
Вивчаючи сутність процесу, можна було б зробити висновок, що при будь-якому збільшенні температури відпустки стане підвищуватися і ударна в'язкість. Але при обробці сталевих сплавів в певних температурних інтервалах виникає раптове падіння ударної в'язкості без зміни інших механічних характеристик. Це явище позначається терміном «відпускна крихкість» і пояснюється наступним чином:
Відпускна крихкість Ι роду - незворотний процес. При температурах від 250 ° C до 300 ° C карбіди з мартенситу починають виділятися нерівномірно, що призводить до різкого відмінності міцності на поверхні зерен кристалів і всередині їх. До цього схильні всі види сталевих сплавів незалежно від складу і швидкості охолодження після закінчення відпустки. Це явище неможливо усунути і для його запобігання намагаються просто не виконувати обробку при даних температурах.- Відпускна крихкість ΙΙ роду - оборотний процес. Виникає при уповільненні охолодження деяких легованих хромом, марганцем і нікелем сталей, які відпускалися при температурах вище 500 ° C. Причиною знову є виділення і дифузне перерозподіл карбідів, а також фосфидов і нітридів. Щоб придушити розвиток оборотної крихкості, застосовують повторний відпустку з масляним охолодженням, при цьому швидкість останнього повинна бути якомога більш високою. Добавки в леговані сталі до 1% вольфраму або до 0, 3% молібдену теж допомагають вирішити цю проблему. Цікаво, що якщо під час експлуатації деталі будуть знову піддаватися нагріванню до температури вище 500 ° C, відпускна крихкість виникне повторно, чому вона і отримала назву оборотного.
Термообробка інструментальних сплавів
Практично для всіх металів справедливим є твердження: з підвищенням температури відпустки знижується міцність і збільшується пластичність. Виняток становлять тільки швидкорізальні стали, що застосовуються у виробництві інструментів. Для забезпечення найкращих характеристик теплостойкости і зносостійкості їх легируют карбидообразующих елементами: молібденом, кобальтом, вольфрамом і ванадієм. А для загартування використовують нагрівання до температур понад 1200 ° C, що дозволяє найбільш повно розчинити утворилися карбіди.
Теплопровідності самого заліза і легуючих його елементів значно різняться, тому для запобігання деформації і розтріскування при нагріванні слід виконувати температурні паузи. Це відбувається при досягненні 800 ° C і 1050 ° C, а для великих предметів перший інтервал призначають при температурі 600 ° C. Тривалість зупинки лежить в межах від 5 до 20 хвилин, що дозволяє забезпечити найкращі умови для розчинення карбідів. Охолодження найчастіше проводять в олії.
Суттєво зменшити деформацію дозволяє ступінчаста термообробка стали в розплавах солей, де гарт виконується при температурі близько 500 ° C. Для збільшення твердості виробів далі йде дворазовий відпустку при 570 ° C. Тривалість процесу складає 1 годину, а на його режим впливають хімічні властивості легуючих елементів і температура, яка визначає швидкість виділення карбідів.