5.1.1. Низкотемпературный (низкий) отпуск

Температура нагрева – 150 – 200°С, выдержка – 1 – 1,5 ч. Снижаются внутренние напряжения. Мартенсит закалки переходит в мартенсит отпуска. Этот отпуск обеспечивает максимальную твердость стали и некоторое повышение прочности и вязкости. Твердость (60 – 64 HRC) зависит от содержания углерода в стали. Низкому отпуску подвергают режущий и измерительный инструмент из углеродистых и низколегированных сталей, а также детали после поверхностной закалки или химико-термической обработки.

5.1.2. Среднетемпературный (средний) отпуск

Температура нагрева – 350 – 500°С (чаще – 380 – 420°С), выдержка – от 1 – 2 до 3 – 8 ч. Значительно снижаются внутренние напряжения, мартенсит закалки переходит в троостит отпуска. Твердость – 40 – 45 HRC. Обеспечивается наилучшее сочетание предела упругости с пределом выносливости.

Этот отпуск проводят в основном для пружин, рессор, мембран и подобных деталей, а также для штампового инструмента. Охлаждение после отпуска рекомендуется проводить в воде, что способствует образованию на поверхности изделий сжимающих остаточных напряжений, повышающих усталостную прочность.

5.1.3. Высокотемпературный (высокий) отпуск

Температура нагрева – 500 – 680°С, выдержка – 1 – 8 ч. Полностью снимаются внутренние напряжения. Структура стали в результате этого отпуска сорбитная, твердость – 25 – 35 HRC. Создается наилучшее соотношение прочности, пластичности и вязкости стали.

Термическую обработку, состоящую из закалки и высокого отпуска, называют улучшением (термическим). Проводится она для деталей (в основном из среднеуглеродистых конструкционных сталей), которые должны обладать повышенной конструктивной прочностью.

5.1.4. Искусственное старение

Закалка приводит к образованию пересыщенного твердого раствора – мартенсита. Всякий пересыщенный раствор неустойчив и будет распадаться с выделением избыточных фаз. Распад пересыщенного раствора связан с фазовыми, а следовательно, с объемными или линейными изменениями в стали. Это вызовет коробление изделий и изменение их размеров в эксплуатации.

Для предупреждения коробления и изменения размеров точных инструментов, деталей станков, распределительных валов и т. п. проводят искусственное старение при температуре 120 – 150°С. Выдержка составляет от 2 до 20 ч. Такой режим позволяет не снижая твердости закаленной стали стабилизировать структуру за счет выделения углерода в виде дисперсных карбидов.

5.2. Порядок выполнения работы

1. Изучить процессы, происходящие в закаленной стали при различных видах отпуска, их влияние на структуру и свойства стали.

2. Провести отпуск предварительно закаленных образцов для испытаний на ударный изгиб из среднеуглеродистой стали. Температура отпуска: – 180, 400, 600°С; продолжительность выдержки – 30 мин.

3. После ударных испытаний измерить твердость образцов и сравнить механические свойства стали в зависимости от температуры отпуска.

4. Обсудить результаты испытаний.

5.3. Содержание отчета

1. Краткое описание и назначения трех видов отпуска (низкого, среднего, высокого) закаленной стали, получаемых структуры и свойств.

2. График зависимости изменения свойств стали после различных видов отпуска в координатах «Свойства – температура отпуска».