Отпуск закаленной стали

Отпуск – обязательная послезакалочная операция термообработки, состоящая в нагреве закаленной стали до температуры ниже А₁, выдержке с последующим охлаждением с определенной скоростью. В результате отпуска сталь приобретает окончательные механические свойства. При этой операции снимаются и внутренние напряжения, при этом величина остаточных напряжений, в основном, зависит от температуры отпуска: чем она выше, тем полнее снимаются напряжения. Остаточные напряжения обычно снимаются интенсивно на начальных этапах выдержки, далее этот процесс затухает. Поэтому продолжительность выдержки составляет 1, 5...2, 0 часа. На величину остаточных напряжений большое влияние оказывает скорость охлаждения при отпуске: чем медленнее охлаждение, тем ниже остаточные напряжения.

Со скоростью охлаждения при отпуске связана еще одна особенность. Легированные стали, не содержащие молибден или вольфрам, склонны к отпускной хрупкости II рода. Это проявляется в том, что после медленного охлаждения (например, с печью) при отпуске от температур 500...680 ⁰С сталь обнаруживает резко пониженную ударную вязкость, что в ряде случаев (для ответственных деталей) недопустимо. Поэтому стали, чувствительные к отпускной хрупкости II рода (хромистые, никелевые, хромоникелевые), после выдержки при отпуске следует охлаждать быстро, например, в воде или масле. Подавляют отпускную хрупкость 0, 2...0, 3 % Мо или 0, 50...0, 60 % W. Такие стали не проявляют склонности к отпускной хрупкости даже при охлаждении вместе с печью.

Применяются следующие виды отпуска.

Низкотемпературный – проводят при температурах 140...240 ⁰С. В результате снижаются внутренние напряжения, возникает отпущенный мартенсит. Закаленная сталь сохраняет высокую твердость в пределах НRС 58...63. Такой послезакалочный отпуск применяется для режущего и мерительного инструмента из углеродистых и низколегированных сталей. Продолжительность выдержки 1, 5...2, 5 часа, охлаждение с печью.

Среднетемпературный отпуск – проводят при температурах 350…500 ⁰С и применяют для пружин и рессор. Такой отпуск обеспечивает высокие упругие свойства. Структура стали после закалки и среднетемпературного отпуска – троостит отпуска с твердостью НRС 45...50. Охлаждение после отпуска проводят в воде, что создает в поверхностных слоях сжимающие остаточные напряжения, которые увеличивают предел выносливости.

Высокотемпературный отпуск – проводят при температурах 550..680 ⁰С и применяют для конструкционных сталей после их закалки. Структура – сорбит отпуска. Эта структура обеспечивает стали наиболее высокое сочетание прочности, вязкости и пластичности. Закалка с последующим высокотемпературным отпуском называется термическим улучшением.

Этой операции подвергают среднеуглеродистые стали, содержащие
0, 35...0, 50% С. Длительность выдержки при отпуске составляет 1, 0...6, 0 часов, в зависимости от габаритов детали. В связи с термическим улучшением, приобретает особую роль прокаливаемость, ибо благоприятная структура – сорбит отпуска – будет только в той части детали, которая закалилась на мартенсит.