2.4. Отпуск стали

Отпуск стали - это такая термическая операция, при которой закаленную сталь нагревают до определенной температуры (всегда ниже А_С1), а затем охлаждают.

Основное назначение отпуска - снять внутренние напряжения и повысить вязкость стали. При отпуске закаленной стали сильно напряженный мартенсит в зависимости от температуры нагрева либо распадается на цементито-ферритную смесь, либо остается, но выделяет какую-то часть углерода в виде карбидов. Структура становится более равновесной, внутренние напряжения уменьшаются. Твердость и прочность стали несколько понижаются, а пластичность повышается. Чем выше температура отпуска, тем полнее идет распад мартенсита.

Различают три вида отпуска:

- высокий (нагрев до 500...650 ⁰С);

- средний (нагрев, до 350...450 ⁰С)

- низкий (нагрев до 100...200 ⁰С).

В соответствии с этим получают три вида структур.

Высокий отпуск приводит к образованию сорбита, обладающего высокой прочностью и пластичностью. Такой метод термической обработки ещё называют улучшением.

Средний отпуск приводит к образованию троостита, обладающего достаточной прочностью и пластичностью, но более высокой твердостью, чем сорбит.

Низкий отпуск приводит к образованию мартенсита отпуска, отличающегося от мартенсита закалки пониженными внутренними напряжениями, несколько пониженной твердостью и повышенной пластичностью.

Остаточный аустенит исчезает и превращается в соответствии с видом отпуска в сорбит, троостит или мартенсит отпуска.

3. Лабораторное оборудование, материалы

3.1. Твердомеры Бринеля и Роквелла.

3.2. Набор образцов доэвтектоидных и заэвтектоидных сталей.

3.3. Таблицы перевода твердости.

3.4. Печи для нагрева образцов.

3.5. Закалочные среды.

3.6. Щипцы, пинцеты, наждачный круг.

4. Задание на работу

4.1. Исследовать процесс закалки стали.

4.2. Исследовать процесс отпуска стали.

5. Порядок выполнения работы

5.1. Закалка стали.

5.1.1. Определить температуру закалки образцов стали по диаграмме железо-углерод (рисунок).

5.1.2. Определить время нагрева образцов при закалке по табл. 13.

5.1.3. Определить твердость НRВ отожженных стальных образцов перед закалкой и перевести её в единицы НВ по таблицам. Нормы твердости некоторых углеродистых сталей в отожженном состоянии приведены в таблице 14.

Таблица 14.

Нормы твердости некоторых углеродистых сталей в отожженном состоянии

Марка стали	40	45	50	У9	У10	У12
Твердость НВ (не более)	197	207	217	192	197	207

5.1.4. Поместить образцы в печь и нагреть по требуемому режиму.

5.1.5. Закалить (охладить) образцы в охлаждающей среде.

5.1.6. Подготовить образцы к замеру твердости; снять окалину на наждачном круге.

5.1.7. Замерить твердость НRС закаленных образцов и перевести её в единицы НВ.

8.1.8. Параметры режима закалки, результаты испытаний и описание предполагаемой структуры стали после закалки занести в таблицу 15.

Таблица 15.

Протокол процесса закалки стали

Марка стали	Диаметр или толщина образца, мм	Твердость в исходном состоянии		Температура закалки, 0С	Время нагревания при закалки, с	Твердость после закалки		Предполагаемая структура после закалки
		НRС	НВ			НRС	НВ

5.2. Отпуск стали.

5.2.1. Определить время выдержки образцов стали при температуре соответствующего отпуска (1...2 мин по 1 мм диаметра или толщины образца).

5.2.2. Замеры твердости закаленных образцов использовать из таблицы 15.

5.2.3. Провести отпуск образцов стали по заданному режиму.

5.2.4. Охладить образцы стали после отпуска на воздухе.

5.2.5. Подготовить образцы для замера твердости: снять окалину.

5.2.6. Замерить твердость Н С образцов отпущенной стали.

5.2.7. Параметры режима отпуска, результаты испытаний и описание предполагаемой структуры стали после отпуска занести в таблицу 16.

Таблица 16.

Протокол процесса отпуска стали

Марка стали	Время выдержки, мин	Твердость и предполагаемая структура после отпуска при температуре, 0С
		200		400		600
		НRС	структура	НRС	структура	НRС	структура