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.