Обработка инструментальных сплавов
Высокий, средний и низкий отпуск стали годятся только для температурной обработки сплавов, содержащих менее 0,7% углерода. Для сплавов с более высоким содержанием углерода (их называют инструментальными) используются другие способы. Рассмотрим основные технологии:
Не рекомендуется делать отпуск быстрорежущих инструментальных сплавов, поскольку они содержат молибден, кобальт, вольфрам, ванадий. Эти элементы устойчивы к нагреву, поэтому они не меняют своих физико-химических свойств при отпускном нагреве. Вместо отпуска рекомендуется делать многоступенчатую закалку: для этого материал поэтапно нагревается до 800, 1050 и 1200 градусов — после этого выполняется резкое охлаждение сплава в масляной среде.
Обработку обычных инструментальных сплавов рекомендуется выполнять в два этапа. Сначала происходит закалка материала в расплавах солей при температуре 450-500 градусов. После этого выполняется второй этап — двойной отпуск при температуре 550-600 градусов (не более 1 часа)
Обратите внимание, что при нагреве инструментальных сплавов возможность возникновения отпускной способности второго рода исключается.
Отпускная хрупкость
Практически для всех сталей действует стандартная зависимость: чем выше температура нагрева при отпуске, тем больше пластичность и вязкость отпущенного изделия. Однако у некоторых марок при повышении температуры наблюдается снижение этих физических характеристик и увеличение жесткости и хрупкости. Это явление называется отпускной хрупкостью и имеет место при термообработке как углеродистых, так и легированных сталей. Она проявляется в двух температурных диапазонах: 250÷400 ºC и 500÷550 ºC и, соответственно, носит название отпускной хрупкости I и II рода (см. рис. ниже).
Первая характерна для углеродистых сталей, и избавиться от нее можно, снова нагрев деталь немного выше 400 ºC. Повторно она, как правило, не проявляется, но при этом у металла наблюдается некоторое снижение твердости. Отпускная хрупкость II рода может возникать у легированных сталей, которые после нагрева до указанного интервала подвергаются медленному охлаждению.
Для нейтрализации этой проблемы обычно повышают скорость охлаждения, при этом повторный нагрев изделия может снова вызвать возникновение такой хрупкости. Еще один способ, позволяющий избавиться от этого явления, — введение в состав сталей небольших количеств молибдена или вольфрама.
Для отпуска крупногабаритных деталей он предпочтительнее, т. к. большая скорость охлаждения может вызвать их деформацию и возникновение чрезмерных внутренних напряжений.
Отпуск и нормализация
Отпуск проводится непосредственно сразу после завершения закалки, так как есть большая вероятность возникновения трещин в структуре. Разогревается изделие в этом случае до точки ниже критической, проводится выдерживание на протяжении определенного промежутка времени и выполняется охлаждение. Отпуск обеспечивает улучшение структуры, устраняет напряжение и повышает пластичность, устраняет хрупкость стали 40Х.
Механические свойства стали 40Х в зависимости от температуры отпуска
Различают три вида рассматриваемой термообработки:
- Низкий отпуск определяет разогрев поверхности до 250 °С с выдержкой и охлаждение на воздухе. Применяется для снятия напряжений и незначительного повышения пластичности практически без потери твердости. В случае конструкционного сплава применяется крайне редко.
- Средний отпуск позволяет нагревать изделие до 500 °С. В этом случае вязкость значительно повышается, а твердость снижается. Используют этот метод термообработки при получении пружин, рессор и некоторого инструмента.
- Высокий позволяет раскаливать деталь до 600 °С. В этом случае происходит распад мартенсита с образованием сорбита. Подобная структура представлена лучшим сочетанием прочности и пластичности. Также повышается показатель ударной вязкости. Используют этот метод термообработки для получения деталей, применяемых при ударных нагрузках.
Еще одним видом распространенной термообработки является нормализация. Зачастую нормализация проводится путем разогрева металла до верхней критической точки с последующей выдержкой и охлаждением в обычной среде, к примеру, на открытом воздухе. Проводят нормализацию для придания мелкозернистой структуры, что приводит к повышению пластичности и ударной вязкости.
Отпуск стали 45
Отпускстали 45 производят сразу после этапа закалки. Эта разновидность термообработки нужна для того, чтобы существенно уменьшить или полностью снять остаточное напряжение в материале, которое появилось после изменения структуры посредством его закаливания. В целом,отпуск стали 45 позволяет также повысить вязкость заготовок и уменьшить степень их хрупкости. Однако этот процесс немного уменьшает твердость стали.
Технология процесса отпуска стали45 , в зависимости от температуры, выполняется через:
- печи с принудительной циркуляцией воздуха;
- специальные ванны с селитровым раствором;
- специальные ванны с минеральным маслом;
- ванны, заполненные расплавленной щелочью.
Принцип отпуска стали 45
состоит в том, что материал первоначально нагревают до отметки ниже, чем критический уровень, а после этого охлаждают. Однако такой режим термической обработки имеет несколько различных способов проведения, которые будут отличаться друг от друга в зависимости от скорости охлаждения заготовки и температуры её нагрева. Отпуск углеродистых сталей принято классифицировать на 3 следующие категории:
- Высокий. Температура нагрева стали составит от +350°С до +600°С до критической отметки. Как правило, такой метод используют для металлических конструкций.
- Средний. Температура обработки составляет от +350°С до +500°С. Этот способ по большей части используется для пружинных изделий и рессор.
- Низкий. Температура нагрева заготовки не превышает +250°С. Подобный способ принято задействовать для достижения высокой прочности и износостойкости.
Таблица значений термической обработки стали 45
, имеющая производственные площади в СПБ, выполняет широкий диапазон работ, связанных с металлом. Наше предприятие осуществляет его обработку и производит большое количество различных деталей, например, таких как втулки, пальцы, валы и многое другие. Эти комплектующие используются как в обычных автотранспортных средствах, так и в спецтехнике, ремонтом которой мы занимаемся. Для того чтобы подобная техника надежно функционировала, зачастую необходимы металлические детали, изготовленные из специально подготовленного металла. У нас имеется все необходимое оборудование, применяемое для такой операции как термическая обработка металлов. Мы также выполняем химико-термическую обработку металлических деталей. Одной из ее разновидностей является цементация стали. Наше предприятие работает со сталью: марка 45, марка 40х, марка 20 и некоторыми другими. Любой клиент может приобрести у фирмы металлические детали, изготовленные из качественного материала.
Отпуск
Часто применяется в машиностроении, а также при изготовлении деталей разного назначения из стальных заготовок. Обычно используется с закалкой, потому что помогает снизить внутреннее напряжение материала. Это делает сырье значительно прочнее, снимает хрупкость, которая может появиться при воздействии повышенных температур.
Еще одна цель применения – увеличение показателей ударной вязкости. Материал становится менее жестким, а значит, при сильном внешнем механическом воздействии его будет сложно повредить.
Технология отпуска разделена на три типа:
Низкий. Технология используется для создания мартенситной структуры металла. Главная цель – значительно увеличить вязкость сырья и при этом сохранить его твердость.
Максимальная температура нагрева – до 250 °С. Обычно она составляет не более 150 °С. При таком нагреве сталь нужно будет держать около полутора часов. Охлаждение проводится внутри масла или воздуха, что помогает также упрочнить заготовку или готовое изделие.
Чаще всего низкий отпуск применяется при создании измерительного инструмента или разных типов режущих изделий.
Средний. Отличие заключается в повышении максимальной температуры до 500 °С. Обычно детали обрабатываются при нагреве до 340 °С. Применяется воздушное охлаждение.
Главная задача среднего отпуска – перевести мартенсит в троостит. Это обеспечивает рост вязкости на фоне понижения твердости. Технология пригодится, если планируется производить детали, работающие под сильными нагрузками.
Высокий. Одно из наиболее успешных средств, позволяющих снизить высокий уровень внутренней напряженности. Изделие прогревается до высоких температур, что помогает создать и нарастить вязкость и пластичность без потери прочности. Хотя методика сложна в использовании для ответственных деталей, она оптимальна. Диапазон нагрева – 450-650°С.
Режимы закалки сталей
Существует несколько режимов закалки сталей. Каждый режим используется для обработки металла под конкретную отрасль производства. Все способы имеют свои достоинства и недостатки, и на текущий момент нет какого-либо универсального метода, лишенного слабых сторон. Поэтому рассмотрим все варианты. Первый подразумевает закалку углеродистой стали с применением одного охладителя. Это самый простой способ, так как не требует соблюдения каких-либо особых условий. Его недостатком является очень сильное закалочное напряжение, которое испытывает металл при обработке. Если неправильно рассчитать температурный режим, то закалка может привести к разрушению сплава.
Второй метод подразумевает охлаждение металла в двух разных средах. Сначала нагретую сталь кладут в воду, где охлаждают до 300 градусов по Цельсию, а затем переносят в масло, где она проходит окончательное охлаждение. Это позволяет значительно снизить напряжение, но метод имеет сложную реализацию, так как трудно рассчитать, когда именно необходимо менять среду охлаждения.
Ступенчатая закалка применяется для небольших предметов. Она делается в несколько этапов. На первом горячее изделие помещают в расплав солей или металлов, который имеет температуру на 50 градусов выше точки начала мартенситного превращения. А когда температуры сплава и среды уравняются, сталь переносят в воду, где она окончательно остывает. Этот метод дает очень хорошие результаты, но требует дополнительных затрат на создание технологических условий.
Изотермическая закалка также подразумевает использование в качестве охлаждающей среды не воды или масла, а расплава солей или щелочей. Но в отличие от предыдущего метода здесь материал проходит полный цикл охлаждения в расплаве. Твердость стали после закалки такого типа является наивысшей, так как аустенит переходит в состояние цементита. Это означает, что атомы углерода еще более глубоко внедряются в структуру железа, создавая очень прочные межмолекулярные связи.
Последний способ — закалка с самоотпуском. Он подразумевает, что нагретую деталь помещают в охлаждающую среду, но не дают ей полностью остыть. Изделие вынимают из охладителя, вследствие чего поверхность снова нагревается за счет сохраненной внутренней теплоты. Такой способ позволяет получать особый вид стали, который сочетает твердость на поверхности и вязкость внутри. Все перечисленные режимы закалки стали используются в равной мере в зависимости от необходимости.
Механические свойства
| ГОСТ | Состояние поставки, режим термообработки | Сечение, мм | σв, МПа | δ5, % | ψ, % |
|---|---|---|---|---|---|
| 1050-88 | Сталь горячекатаная, кованая, калиброванная и серебрянка 2-й категории после нормализации | 25 | 600 | 16 | 40 |
| Сталь калиброванная 5-й категории после нагартовки | Образцы | 640 | 6 | 30 | |
| 10702-78 | Сталь калиброванная и калиброванная со специальной отделкой после отпуска или отжига | до 590 | 40 | ||
| 1577-93 | Листы нормализованный и горячекатаныеПолосы нормализованные или горячекатаные | 806-25 | 590600 | 1816 | 40 |
| 16523-97 | Лист горячекатаный | до 22-3,9 | 550-690 | 1415 | |
| Лист холоднокатаный | до 22-3,9 | 550-690 | 1516 |
Механические свойства при Т=20 °С
| Сортамент | Размер, мм | Напряжение | σв, МПа | σT, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, кДж/м2 | Термообработка |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Трубы, ГОСТ 8731-87 | 588 | 323 | 14 | |||||
| Пруток калиброван., ГОСТ 10702-78 | 590 | 40 | Отжиг | |||||
| Прокат, ГОСТ 1050-88 | до 80 | 600 | 355 | 16 | 40 | Нормализация | ||
| Прокат нагартован., ГОСТ 1050-88 | 640 | 6 | 30 | |||||
| Прокат отожжен., ГОСТ 1050-88 | 540 | 13 | 40 | |||||
| Лента отожжен., ГОСТ 2284-79 | 440-690 | 14 | ||||||
| Лента нагартован., ГОСТ 2284-79 | 690-1030 | |||||||
| Полоса, ГОСТ 1577-93 | 6 — 60 | 600 | 355 | 16 | 40 | Нормализация |
Механические свойства поковок
| Термообработка | Сечение, мм | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, кДж/м2 | НВ, не более |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Нормализация | 100-300300-500500-800 | 245 | 470 | 191715 | 423434 | 393434 | 143-179 |
| до 100100-300 | 275 | 530 | 2017 | 4038 | 4434 | 156-197 | |
| Закалка. Отпуск | 300-500 | 275 | 530 | 15 | 32 | 29 | 156-197 |
| НормализацияЗакалка. Отпуск | до 100100-300300-500 | 315 | 570 | 171412 | 383530 | 393429 | 167-207 |
| до 100100-300до 100 | 345345395 | 590590620 | 181717 | 454045 | 595459 | 174-217174-217187-229 |
Механические свойства в зависимости от температуры отпуска
| Температура отпуска, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, кДж/м2 | HB, не более |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Закалка 850 °С, вода. Образцы диаметром 15 мм. | ||||||
| 450500550600 | 830730640590 | 980830780730 | 10121625 | 40455055 | 597898118 | |
| Закалка 840 °С, Диаметр заготовки 60 мм. | ||||||
| 400500600 | 520-590470-820410-440 | 730-840680-770610-680 | 12-1414-1618-20 | 46-5052-5861-64 | 50-7060-9090-120 | 202-234185-210168-190 |
Механические свойства при повышенных температурах
| Температура испытаний, °С | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5,% | ψ, % | KCU, кДж/м2 |
|---|---|---|---|---|---|
| Нормализация | |||||
| 200300400500600 | 34025522517578 | 690710560370215 | 2022212333 | 3644656790 | 6466553959 |
| Образец диаметром 6 мм и длиной 30 мм, кованый и нормализованный.Скорость деформирования 16 мм/мин. Скорость деформации 0,009 1/с | |||||
| 700800900100011001200 | 1406454342215 | 17011076503427 | 435862728190 | 9698100100100100 |
Механические свойства в зависимости от сечения
| Сечение, мм | σ0,2, МПа | σв, МПа | δ5, % | ψ, % | KCU, кДж/м2 |
|---|---|---|---|---|---|
| Закалка 850 °С, отпуск 550 °С. Образцы вырезались из центра заготовок. | |||||
| 153075100 | 640540440440 | 780730690690 | 16151413 | 50454040 | 98785949 |
Предел выносливости
| σ-1, МПА | θ-1, МПА | Состояние стали |
|---|---|---|
| 245421231331 | 157 | σ0,2=310 МПа, σв =590 МПаσ0,2=680 МПа, σв =880 МПаσ0,2=270 МПа, σв =520 МПаσ0,2=480 МПа, σв =660 МПа |
Ударная вязкость
| Т= +20 °С | Т= -20 °С | Т= -40 °С | Т= -60 °С | Состояние поставки |
|---|---|---|---|---|
| Пруток диаметром 25 мм | ||||
| 14-1542-4749-52110-123 | 10-1427-3437-4272-88 | 5-1427-3133-3736-95 | 3-8132931-63 | Горячекатаное состояниеОтжигНормализацияЗакалка. Отпуск |
| Пруток диаметром 120 мм | ||||
| 42-4747-5276-80112-164 | 24-263245-5581 | 15-3317-3349-5680 | 1294770 | Горячекатаное состояниеОтжигНормализацияЗакалка. Отпуск |
Твердость сортамента
| Трубы ГОСТ 8731-87 | HB 10-1 = 207 МПа |
| Прокат горячекатанный ГОСТ 1050-88 | HB 10-1 = 229 МПа |
| Прокат калиброванный нагартованный ГОСТ 1050-88 | HB 10-1 = 241 МПа |
| Прокат калиброванный отожженный ГОСТ 1050-88 | HB 10-1 = 207 МПа |
| Прокат горячекатанный отожженный ГОСТ 1050-88 | HB 10-1 = 197 МПа |
Отпуск стали
Отпуском называется операция термической обработки, состоящая в нагреве закаленной стали до температуры ниже критической АC1, выдержке при этой температуре и последующем медленном или быстром охлаждении. Цель отпуска — устранить или уменьшить напряжения в стали, повысить вязкость и понизить твердость.
Отпуск является заключительной операцией термической обработки, и правильное выполнение его в значительной степени определяет качество готовой закаленной детали.
В зависимости от температуры нагрева различают низкий, средний и высокий отпуск.
Низкий отпуск достигается нагревом до температуры 150—250° С, выдержкой при этой температуре и последующим охлаждением на воздухе. При выдержке во время отпуска в указанном интервале температур мартенсит закалки превращается в мартенсит отпуска, при этом внутренние напряжения частично снимаются и остаточный аустенит превращается в мартенсит отпуска.
В результате низкого отпуска сталь сохраняет высокую твердость, а иногда твердость повышается за счет распада остаточного аустенита; устраняется закалочная хрупкость. Такой отпуск применяют для режущего инструмента и изделий, которым необходима высокая твердость. Превращение мартенсита закалки в мартенсит отпуска способствует стабилизации размеров детали, что необходимо для измерительного инструмента, изготовляемого из инструментальной стали. Этому инструменту также дают низкий отпуск.
Средний отпуск производят при 300—500° С. Твердость стали заметно понижается, вязкость увеличивается. Средний отпуск применяют для пружин, рессор, а также инструмента, который должен иметь значительную прочность и упругость при средней твердости.
Высокий отпуск происходит при 500—600° С, его основное назначение — получить наибольшую вязкость при достаточных пределах прочности и упругости стали. Применяют этот вид отпуска для деталей из конструкционных сталей, подвергающихся действию высоких напряжений, особенно при ударной нагрузке
Для деталей различных машин и станков обычно применяют термическую обработку, состоящую в закалке споследующим высоким отпуском при температуре, обеспечивающей получение сорбита отпуска и хорошего сочетания прочностных и пластических свойств.
Такая термическая обработка называется «улучшением стали».
Нагрев при отпуске можно производить в тех же печах, которые применяют для других видов термической обработки, но он требует более равномерной температуры и более точного контроля.
Описание отжига 1-го рода
Целью проведения термических операций, относящихся к 1 типу отжига, является устранение неоднородности и неравновесия структуры стали возникших в результате предшествующих технологических обработок. Исходя из состояния заготовки, к нему могут применяться следующие процессы:
- снятие внутренних напряжений;
- рекристаллизация;
- гомогенизация (диффузионный отжиг).
Отжиг 1-го рода применяется по отношению к любому виду металла или сплава, его проведение не влечет за собой какие-либо фазовые превращения. Решающими факторами этого способа термообработки стали являются: высокая температура нагрева и время выдержки металла при этой температуре.
характеристики, вес, твердость, аналоги марки стали 45
Марка стали: 45.
Класс: сталь конструкционная углеродистая качественная.
Использование в промышленности: вал-шестерни, коленчатые и распределительные валы, шестерни, шпиндели, бандажи, цилиндры, кулачки и другие нормализованные, улучшаемые и подвергаемые поверхностной термообработке детали, от которых требуется повышенная прочность.
Твердость: HB 10 -1 = 170 МПа
Свариваемость материала: трудносвариваемая. Способы сварки: РДС и КТС. Необходим подогрев и последующая термообработка.
Температура ковки, oС: начала 1250, конца 700. Сечения до 400 мм охлаждаются на воздухе.
Флокеночувствительность: малочувствительна.
Склонность к отпускной хрупкости: не склонна.
Вид поставки:
- Сортововй прокат, в том числе фасонный: ГОСТ 1050-88, ГОСТ 2590-2006, ГОСТ 2591-2006, ГОСТ 2879-2006, ГОСТ 8509-93, ГОСТ 8510-86, ГОСТ 8239-89, ГОСТ 8240-97, ГОСТ 10702-78.
- Калиброванный пруток ГОСТ 1050-88, ГОСТ 7417-75, ГОСТ 8559-75, ГОСТ 8560-78.
- Шлифованный пруток и серебрянка ГОСТ 14955-77.
- Лист толстый ГОСТ 1577-93, ГОСТ 19903-74.
- Лист тонкий ГОСТ 16523-97.
- Лента ГОСТ 2284-79.
- Полоса ГОСТ 103-2006, ГОСТ 1577-93, ГОСТ 82-70.
- Проволока ГОСТ 17305-91, ГОСТ 5663-79.
- Поковки и кованые заготовки ГОСТ 8479-70, ГОСТ 1133-71.
- Трубы ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8733-74, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 8731-74, ГОСТ 21729-76.
| Зарубежные аналоги марки стали 45 | |
| США | 1044, 1045, 1045H, G10420, G10430, G10440, G10450, M1044 |
| Германия | 1.0503, 1.1191, 1.1193, C45, C45E, C45R, Cf45, Ck45, Cm45, Cq45 |
| Япония | S45C, S48C, SWRCh55K, SWRCh58K |
| Франция | 1C45, 2C45, AF65, C40E, C45, C45E, C45RR, CC45, XC42h2, XC42h2TS, XC45, XC45h2, XC48, XC48h2 |
| Англия | 060A47, 080M, 080M46, 1449-50CS, 1449-50HS, 50HS, C45, C45E |
| Евросоюз | 1.1191, 2C45, C45, C45E, C45EC, C46 |
| Италия | 1C45, C43, C45, C45E, C45R, C46 |
| Бельгия | C45-1, C45-2, C46 |
| Испания | C45, C45E, C45k, C48k, F.114, F.1140, F.1142 |
| Китай | 45, 45H, ML45, SM45, ZG310-570, ZGD345-570 |
| Швеция | 1650, 1672 |
| Болгария | 45, C45, C45E |
| Венгрия | A3, C45E |
| Польша | 45 |
| Румыния | OLC45, OLC45q, OLC45X |
| Чехия | 12050, 12056 |
| Австрия | C45SW |
| Австралия | 1045, HK1042, K1042 |
| Швейцария | C45, Ck45 |
| Южная Корея | SM45C, SM48C |
Свойства стали Ст 45
Приобретая изделия из металла, необходимо знать свойства материала, из которого они изготовлены. То, из стали какой марки произведена продукция, влияет на ее стоимость, прочность, надежность. Это также определяет срок службы и возможную сферу применения.
В данном случае, вы найдете информацию про марку стали 45, которая часто используется для изготовления разнообразных металлических товаров. Она считается конструкционной углеродистой качественной. Чтобы приобрести изделия металлопроката из стали 45, ознакомьтесь с каталогами компании и обратитесь к нашим менеджерам.
Она поставляется в виде сортового и фасонного проката. Вы можете найти обширный список изделий, для которых она применяется. Например, серебрянка, листы металла разной толщины, прутья с разными видами обработки поверхности, поковки и кованые заготовки, длинномерные проволочные изделия, ленты и полоскы, а также трубы.
Сталь 45 и ее характеристики
- Малая чувствительность к флокенам.
- Сталь 45 и ее удельный вес: показатель равен 7826 кг/м3.
- К отпускной хрупкости не склонна.
- Термообработка: Состояние поставки.
- Твердость стали 45: показатель равен следующим значениям: HB 10 -1 = 170 МПа
Прочность у данного материала повышенный. Именно поэтому из него изготавливаются предметы, которые можно нормализовать, улучшать, чьи поверхности можно подвергать термической обработке.
В данном материале имеется 0,45 процента углерода. Другие примеси крайне незначительны.
Сталь относится к трудносвариваемым материалам. Чтобы произвести процедуру сварки, требуется сначала подогреть сталь, а затем обработать термически. При ковке температура сначала должна быть 1250 градусов по Цельсию, а в конце снизиться до 700 градусов.
Если изделие имеет сечение, которое меньше или равно 400 миллиметрам, то его можно охлаждать на воздухе.
Сталь 45 и ее аналоги
Такой материал могут заменить следующие три марки стали: 50, 50 Г 2 и 40 Х.
Из них также создаются зубчатые колеса, цилиндры, эксцентрические насадки на вал, валы вращающиеся, коленчатые и распределительные, а также другие товары, применяемые в промышленности.
Марка стали 45 может именоваться по-разному в других странах и иметь несколько аналогов. К примеру, в США ей по свойствам равны 8 марок стали, в Германии – 10, во Франции – 14. В Польше аналог только один и он называется просто 45, в Австрии — C45SW.
atl-met.ru
Отпуск стали
Отпуск стали смягчает действие закалки, уменьшает или снимает остаточные напряжения, повышает вязкость, уменьшает твердость и хрупкость стали. Отпуск производится путем нагрева деталей, закаленных на мартенсит до температуры ниже критической. При этом в зависимости от температуры нагрева могут быть получены состояния мартенсита, тростита или сорбита отпуска. Эти состояния несколько отличаются от соответственных состояний закалки по структуре и свойствам: при закалке цементит (в троостите и сорбите) получается в форме удлиненных пластинок, как в пластинчатом перлите. А при отпуске он получается зернистым, или точечным, как в зернистом перлите.
Преимуществом точечной структуры является более благоприятное сочетание прочности и пластичности. При одинаковом химическом составе и одинаковой твердости сталь с точечной структурой имеет значительно более высокое относительное сужение, ударную вязкость, повышенное удлинение и предел текучести по сравнению со сталью с пластинчатой структурой.
Отпуск разделяют на низкий, средний и высокий в зависимости от температуры нагрева.
Для определения температуры при отпуске изделия пользуются таблицей цветов побежалости.
| Температура, °С | Цвета каления | Температура, °С | Цвета каления |
|---|---|---|---|
| 1600 | Ослепительно бело-голубой | 850 | Светло-красный |
| 1400 | Ярко-белый | 800 | Светло-вишневый |
| 1200 | Желто-белый | 750 | Вишнево-красный |
| 1100 | Светло-белый | 600 | Средне-вишневый |
| 1000 | Лимонно-желтый | 550 | Темно-вишневый |
| 950 | Ярко-красный | 500 | Темно-красный |
| 900 | Красный | 400 | Очень темно-красный (видимый в темноте) |
Тонкая пленка окислов железа, придающая металлу различные быстро меняющиеся цвета — от светло-желтого до серого. Такая пленка появляется, если очищенное от окалины стальное изделие нагреть до 220°С; при увеличении времени нагрева или повышении температуры окисная пленка утолщается и цвет ее изменяется. Цвета побежалости одинаково проявляются как на сырой, так и на закаленной стали.
При низком отпуске (нагрев до температуры 200-300° ) в структуре стали в основном остается мартенсит, который, однако, изменяется решетку. Кроме того, начинается выделение карбидов железа из твердого раствора углерода в альфа-железе и начальное скопление их небольшими группами. Это влечет за собой некоторое уменьшение твердости и увеличение пластических и вязких свойств стали, а также уменьшение внутренних напряжений в деталях.
Для низкого отпуска детали выдерживают в течение определенного времени обычно в масляных или соляных ваннах. Если для низкого отпуска детали нагревают на воздухе, то для контроля температуры часто пользуются цветами побежалости, появляющимися на поверхности детали.
| Цвет побежалости | Температура, °С | Инструмент, который следует отпускать |
|---|---|---|
| Бледно-желтый | 210 | — |
| Светло-желтый | 220 | Токарные и строгальные резцы для обработки чугуна и стали |
| Желтый | 230 | Тоже |
| Темно-желтый | 240 | Чеканы для чеканки по литью |
| Коричневый | 255 | — |
| Коричнево-красный | 265 | Плашки, сверла, резцы для обработки меди, латуни, бронзы |
| Фиолетовый | 285 | Зубила для обработки стали |
| Темно-синий | 300 | Чеканы для чеканки из листовой меди, латуни и серебра |
| Светло-синий | 325 | — |
| Серый | 330 | — |
Появление этих цветов связано с интерференцией белого света в пленках окисла железа, возникающих на поверхности детали при ее нагреве. В интервале температур от 220 до 330 ° в зависимости от толщины пленки цвет изменяется от светло-желтого до серого. Низкий отпуск применяется для режущего, измерительного инструмента и зубчатых колес.
При среднем (нагрев в пределах 300-500°) и высоком (500-700°) отпуске сталь из состояния мартенсита переходит соответственно в состояние тростита или сорбита. Чем выше отпуск, тем меньше твердость отпущенной стали и тем больше ее пластичность и вязкость.
При высоком отпуске сталь получает наилучшее сочетание механических свойств, повышение прочности, пластичности и вязкости, поэтому высокий отпуск стали после закалки ее на мартенсит назначают для кузнечных штампов, пружин, рессор, а высокий — для многих деталей, подверженных действию высоких напряжений (например, осей автомобилей, шатунов двигателей).
Для некоторых марок стали отпуск производят после нормализации. Этот относится к мелкозернистой легированной доэвтектоидной стали (особенно никелевой), имеющий высокую вязкость и поэтому плохую обрабатываемость режущим инструментом.
Пережог
Пережог — неисправимый брак. При ковке изделий из низкоуглеродистых сталей требуется меньше число нагревов, чем при ковке подобного изделия из высокоуглеродистой или легированной стали.
При нагреве металла требуется следить за температурой нагрева, временем нагрева и температурой конца нагрева. При увеличении времени нагрева — слой окалины растет, а при интенсивном, быстром нагреве могут появиться трещины. Известно из опыта, что на древесном угле заготовка 10-20 мм в диаметре нагревается до ковочной температуры за 3-4 минуты, а заготовки диаметром 40-50 мм прогревают 15-25 минут, отслеживая цвет каления.
Это интересно: Зависимость веса стального листа от вида проката металла
