Отпуск закаленной стали

 

Отпуск как операция термической обработки применяется для сплавов, закаленных на мартенсит, и выполняется непосредственно после закалки. В основе процессов отпуска, как и старения, лежат явления распада пересыщенных твердых растворов. Отпуск проводят путем нагрева закаленной стали до температур, не превышающих точки Ас₁, выдержки при этих температурах и последующего охлаждения. Конкретная температура отпуска определяется требованиями по твердости и механическим свойствам, предъявляемыми к изделию в соответствии с условиями его эксплуатации.

При отпуске происходит распад зафиксированных закалкой пересыщенных метастабильных твердых растворов: мартенсита и остаточного аустенита.

По температуре нагрева различают три вида отпуска: низкий, средний и высокий. Существует и четвертый вид отпуска, получивший свое название от наименования процессов, определяющих его содержание - отпуск на дисперсионное твердение.

Низкий отпуск проводится при температурах 120 - 250 °С. Он применяется для деталей, от которых требуется максимально высокая твердость и износостойкость поверхности. В результате низкого отпуска достигается уменьшение уровня остаточных внутренних напряжений, возникших при закалке. Конечной структурой стали после низкотемпературного отпуска является отпущенный мартенсит и остаточный аустенит.

Средний отпуск (температура 300 - 500 °С) применяется для изделий, которые должны обладать при эксплуатации высокими пределами упругости, прочности, выносливости при достаточно высокой вязкости. Примерами таких изделий являются рессоры и пружины. Структура стали после среднего отпуска представляет собой троостит отпуска.

Высокий отпуск (температура для разных сталей от 450 до 690 °С) используется для изделий, испытывающих в процессе эксплуатации большие динамические нагрузки. Свойства стали после высокого отпуска характеризуются очень высокими значениями пластичности (относительного удлинения, сужения, ударной вязкости) при еще достаточно высоких значениях прочностных свойств. Такой вид отпуска улучшает комплекс механических свойств, в связи с чем вид термической обработки, включающий закалку с высоким отпуском называют улучшением. Структура стали, которая образуется после высокого отпуска, - сорбит отпуcка. Если при отпуске применяются предельно высокие температуры отпуска (650 - 690 °С), то в структуре может быть получен зернистый перлит, характеризующийся наиболее высокими значениями пластичности при минимальной прочности.

Отпуск на дисперсионное твердение может быть применен лишь к специальным легированным сталям, для которых развитие процессов распада, аналогичных наблюдаемым при старении, может приводить к упрочнению за счет выделения дисперсных когерентных карбидов легирующих элементов или интерметаллидов. Структура стали после такого отпуска определяется условиями фазового равновесия конкретной рассматриваемой системы, свойственной обрабатываемому составу сплава.