Відпуск сталі. Вплив на структуру і властивості

Процеси перетворення мартенситу і залишкового аустеніту при нагріванні називаються відпуском загартованої сталі. Відпуск залежно від одержаної мікроструктури називають низьким, середнім або високим.

Після низького відпуску (12О-250°С) у загартованій сталі зберігається мікроструктура мартенситу. Після середнього відпускання (350-500°С) утвориться тростит відпуску, після високого (500-650°С) — сорбіт відпуску. Останні дві структури (тростит і сорбіт) розрізняються лише за ступенем дисперсності цементитних часток і механічних властивостей.

У ферито-цементитних сумішах, які утворюються при розпаді переохолодженого аустеніту, цементит має пластинчасту форму, а при розпаді мартенситу — зернисту.

Зміна структури при нагріванні (відпусканні) обумовлює і зміну механічних властивостей сталі. Підвищення температури відпуску призводить до зниження твердості і міцності й до підвищення в'язкості та пластичності. На твердість і міцність ферито-цементитних сумішей форма цементиту істотно не впливає. Однак пластичність і в'язкість сталі, що має зернисту форму цементитних часток, більш висока, ніж сталі із пластинчастою формою цементитних часток.

На міцність і твердість істотно впливає розмір цементитних часток та їхня кількість. Зі збільшенням кількості та зменшенням розмірів часток процес переміщення дислокацій, погіршується, відбувається їхнє гальмування. Це призводить до підвищення міцності та твердості сталі. Зменшення кількості та дисперсності, навпаки, знижує твердість і міцність. От чому сталь, що має структуру троститу, характеризується більш високими твердістю та міцністю в порівнянні зі сталлю, що має структури сорбіту і перліту.

Відпуск є кінцевий вид термічної обробки, який призначається для створення в сталі певної структури в цілях отримання заданих якостей.

Таким чином, відпуском називають технологічний процес термічної обробки, який полягає в нагріванні загартованої сталі до певної температури, яка не перевищуює точки Ас_и витримці при ній і подальшим охолодженням до кімнатної температури.

В загартованій сталі при її нагріванні проходить розпад твердого розчину з утворенням мікроструктур, які мають певні механічні властивості. В залежності від отриманої мікроструктури і згідно механічних властивостей загартованої сталі, які набуваються під час її наступного нагрівання до певних температур, розрізняють низький, середній і високий відпуск.

Низький відпуск проводять шляхом нагрівання загартованої сталі до температури 120-250°С. При даних температурах утворюється структура відпущеного мартенситу, дещо знімаються внутрішні напруження і зберігається властива мартенситу висока твердість. Цьому відпуску підлягають деталі, які працюють в умовах тертя і зносу, цементовані (шестерні, вали коробок передач, диски фрикційних механізмів та ін.), а також ріжучі і вимірювальні інструменти. Температура відпуску вибирається у вказаних рамках в залежності від призначення виробу. Наприклад, ріжучий і вимірювальний інструмент в цілях збереження високої твердості і зносостійкості відпускають при температурах

15О-200°С. Цементовані вироби, твердість яких повинна бути в рамках НКС 50-60, відпускають при температурах 200-220°С.

Інколи на виробництві, особливо інструментальному, використовують гартування з самовідпуском. Температуру самовідпуску в цьому випадку визначають по кольорам побіжалості, які представляють собою кольори тонкої плівки окисла, яка утворюється при температурах: 220°С — світло-жовтий; 255°С — коричневий; 285°С — фіолетовий; 295-3І0°С -темно-синій; 330°С — темно-сірий. З підвищенням температури відпуску збільшується товщина оксидної плівки і змінюється її забарвлення.

Середній відпуск проводять шляхом нагрівання загартованої сталі до температури 350-500°С. В результаті середнього відпуску сталь набуває структури троститу відпуску, твердість помітно знижується, при цьому зберігається висока міцність і пружність сталі. Такому відпуску підлягають пружини, ресори, торсіонні та інші пружинні елементи. Середній відпуск здійснюється в електричних печах чи в розплавах солей.

Високий відпуск проводять при температурах 500-650°С. При цьому сталі набувають структуру сорбіту відпуску, яка поєднує високу в'язкість і пластичність з достатньо високою твердістю і міцністю. При високому відпуску майже повністю знімаються внутрішні напруження. Високий відпуск використовується для деталей, які працюють при великих ударних і знакозмін-них навантаженнях (шатуни, поршні і силові шпильки двигунів).

Термічна обробка, яка складається з гартування і подальшого високого відпуску з метою отримання мікроструктури сорбіту відпуску, в техніці отримала назву покращення. Покращенню піддають середньовуглецеві (0,3-0,6%С) конструкційні і леговані сталі, від яких вимагають високої межі текучості а_т, межі міцності а_в, ударної в'язкості а„.

Для деяких сталей, які містять леговані елементи Сг, XV, V, Мо, температурні інтервали розпаду мартенситу зміщуються в бік підвищення температури, тому і вказані інтервали для різних видів відпуску також зміщуються вгору.

Хонінгування. Суперфініш.

При виготовленні важливих деталей для сучасних високошвидкісних і важко навантажених машин до якості обробки їх ставлять високі вимоги. В ряді випадків шліфування не відповідає цим вимогам, тому застосовують методи обробки, які забезпечували б більш високу якість поверхні. З таких методів найпоширенішими є хонінгування, суперфініш,

Хонінгуванням називають метод чистової обробки за допомогою дрібнозернистих абразивних брусків, які вставлені в спеціальний пристрій (хонінгувальну головку). Разом з нею вони здійснюють головний обертальний рух і поступальне переміщення вздовж осі, що є рухом подачі Хонінгувальна головка розсувна. Під дією пружин бруски в процесі роботи притискаються до оброблюваної поверхні. Застосовуючи хонінгування, можна зробити отвори з точністю ІТ7...ІТ6 і шорсткістю до R_а = 0,04, зменшити овальність і конусність до 5 мкм.

Суперфініш - це метод дуже тонкої чистової обробки з метою утворення особливо гладенької поверхні. Виконують його за допомогою двох дрібнозернистих абразивних брусків, поєднуючи обертальний та поступальний рухи вздовж осі оброблюваної деталі і коливальний (осцилюючий) рух брусків Суперфінішна головка за допомогою встановлених у ній абразивних брусків знімає з деталі /гребінці шорсткості, що залишилися від попередньої обробки. Роботу ведуть з інтенсивним змащенням. Коли в процесі обробки гребінці згладжуються, мастило утворює безперервну плівку, тиск бруска недостатній, щоб її прорвати, і різання припиняється. Суперфінішем досягають шорсткості поверхні R_а - 0,02.