32. Отпуск стали, его цели и основные параметры процесса. Низкий отпуск. Структура и свойства стали после низкого отпуска (на примере стали у10). Отпуск стали назначение и виды отпуска

2 Виды и назначение отпуска

2.Виды и назначение отпуска. Фазовые и структурные превращения, протекающие при отпуске.

Отпуск заключается в нагреве закаленной стали до тем-ры ниже Ас1,выдерже при заданной тем-ре и послед охлаждении с определенной скоростью.Основан на превращениях М и Аост при нагреве.

Вид отпуска: низкий отпуск- Т 150-180С, сниж-ся закалочные напряжения,Мзак=>Мотп, улучшается вязкость без заметного снижения прочности и твердости. Подвергаются детали машин, работ. в условиях износа,контактных нагрузок в условиях статического или циклического нагружения:дет.из низкоуглерод.сталей после ХТО, крепежн. детали, дет. кузнечно-прессового оборудования из среднеуглер.сталей, дет.подшипников,режущий, измерит.инструмент,дет.металлорежущих станков. Средний отпуск – Т 350-500С, структура стали после среднего отпуска- Т отп, обеспечивает высокий предел упругости,выносливости,релаксационной стойкости.Применяют для упругих элементов машин из высокоуглерод. сталей:пружин разл.назначения,мембран,автомоб.рессор. Высокий отпуск – Т 500-680С, структура – С отп, обладает повышенной ударной вязкостью.Прмиаеняют для дет.машин из среднеуглерод.сталей,испытывающих статическ. нагрузки(валы,шатуны,оси,крепежн.дет.)

Фазовые превращения при отпуске принято разделять на три превращения в зависимости от изменения удельного объема стали. Распад мартенсита и карбидное превращение вызывают уменьшение объема, распад аустенита-увеличение объема.

На рис. 5.28 схематично показано изменение длины закаленного образца углеродистой стали при отпуске, в которой было значительное количество остаточного аустенита. В сталях, не содержащих легирующих элементов, первое превращение происходит в интервале температур 80-200 °С, второе-200-260 °С, третье-260-380 "С (рис. 5.28,/- /).

Первое превращение. Из мартенсита выделяется часть углерода в виде мета-стабильного е-карбида, имеющего гексагональную решетку и химический состав, близкий к FcjC. Весьма дисперсные кристаллы Е-карбида когерентны с решеткой мартенсита. Обеднение твердого раствора углеродом происходит неравномерно, наряду с участками мартенсита, обедненного углеродом (вблизи карбидов), сохраняются участки с исходным содержанием углерода. Первое превращение с очень малой скоростью идет и без нагрева.

во 200 2Б0 380

700t°C

Рис. 5.28. Изменение длины цилиндрического образца стали с содержанием углерода больше 0,6% при отпуске (схема)

Уменьшение количества растворенного углерода снижает тетрагональность мартенсита-длина образца уменьшается.

Содержание углерода в мартенсите в интервале температур первого превра-шения зависит от исходного количества углерода (рис. 5.29), тогда как при более высоком нагреве оно определяется лишь температурой.

Второе превращение. Одновременно происходит несколько процессов: продолжается распад мартенсита, распадается остаточный аустенит и начинается карбидное преврашение. Распад мартенсита распространяется на весь объем, концентрационная неоднородность твердого раствора исчезает; в мартенсите остается около 0,2% растворенного углерода. Распад остаточного аустенита происходит по механизму бейнитной реакции: образуется смесь кристаллов низкоуглеродистого мартенсита и дисперсных карбидов. При температурах около 250 °С начинается преврашение е-карбида в цементит; при этом когерентность решеток твердого раствора и карбида нарушается.

Если в закаленной стали было много остаточного аустенита, то уменьшение плотности при распаде будет большим, чем увеличение плотности, вследствие выделения углерода из мартенсита. В этом случае (см. рис. 5.29) длина закаленного образца увеличится.

Третье превращение. Завершаются

Рис. 5.29. Изменение содержания углерода в мартенсите при отпуске до 300 °С

распад мартенсита и карбидное преврашение. Из мартенсита выделяется весь пересышающий углерод в виде карбидов, тетрагональность решетки а-твер-дого раствора устраняется-мартенсит переходит в феррит. После отпуска при температуре 380400 °С в структуре стали обнаруживается только карбид цементитного типа. Оба указанные процесса вызывают увеличение плотности стали-длина образца уменьшается (см. рис. 5.29).

Ферритно-карбидная смесь, образовавшаяся в конце третьего превращения, весьма дисперсна и имеет примерно такую же твердость, как троостит (ее называют трооститом отпуска). Структуру стали, образовавшуюся при температурах первого и второго превращений, называют отпущенным мартенсито

studfiles.net

Отпуск стали. Виды отпуска. Изменение структуры и свойств стали при отпуске. - конспект лекций

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. Т акая 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. УЛУЧШЕ́НИЕ СТА́ЛИ, двойная термическая обработка — закалка на мартенсит с последующим высоким отпуском для получения однородной дисперсной структуры сорбита, обеспечивающей хорошее сочетание прочности, пластичности, ударной вязкости и критической температуры перехода из вязкого в хрупкое состояние.

2dip.su

32. Отпуск стали, его цели и основные параметры процесса. Низкий отпуск. Структура и свойства стали после низкого отпуска (на примере стали у10).

Отпуск является окончательной термической обработкой.

Целью отпуска является повышение вязкости и пластичности, снижение твердости и уменьшение внутренних напряжений закаленных сталей.

С повышением температуры нагрева прочность обычно снижается, а пластичность и вязкость растут. Температуру отпуска выбирают, исходя из требуемой прочности конкретной детали.

Различают три вида отпуска:

1. Низкий отпуск с температурой нагрева Тн = 150…300oС.

В результате его проведения частично снимаются закалочные напряжения. Получают структуру – мартенсит отпуска.

Проводят для инструментальных сталей; после закалки токами высокой частоты; после цементации.

2. Средний отпуск с температурой нагрева Тн = 300…450oС.

Получают структуру – троостит отпуска, сочетающую высокую твердость 40…45HRC c хорошей упругостью и вязкостью.

Используется для изделий типа пружин, рессор.

3. Высокий отпуск с температурой нагрева Тн = 450…650oС..

Получают структуру, сочетающую достаточно высокую твердость и повышенную ударную вязкость (оптимальное сочетание свойств) – сорбит отпуска.

Используется для деталей машин, испытывающих ударные нагрузки.

Комплекс термической обработки, включающий закалку и высокий отпуск, называется улучшением.

Отпускная хрупкость

Обычно с повышением температуры отпуска ударная вязкость увеличивается, а скорость охлаждения не влияет на свойства. Но для некоторых сталей наблюдается снижение ударной вязкости. Этот дефект называется отпускной хрупкостью (рис. 14.2).

Рис.14.2. Зависимость ударной вязкости от температуры отпуска

Отпускная хрупкость I рода наблюдается при отпуске в области температур около 300oС. Она не зависит от скорости охлаждения.

Это явление связано с неравномерностьюпревращения оппущенного мартенсита. Процесс протекает быстрее вблизи границ зерен по сравнению с объемами внутри зерна. У границ наблюдается концентрация напряжений, поэтому границы хрупкие.

Отпускная хрупкость I рода “необратима“, то есть при повторных нагревах тех же деталей не наблюдается.

Отпускная хрупкость II рода наблюдается у легированных сталей при медленном охлаждении после отпуска в области 450…650oС.

При высоком отпуске по границам зерен происходит образование и выделение дисперсных включений карбидов. Приграничная зона обедняется легирующими элементами. При последующем медленном охлаждении происходит диффузия фосфора к границам зерна. Приграничные зоны обогащаются фосфором, снижаются прочность и ударная вязкость. Этому деекту способствуют хром, марганец и фосфор. Уменьшают склонность к отпускной хрупкости II рода молибден и вольфрам, а также быстрое охлаждение после отпуска.

Отпускная хрупкость II рода “обратима“, то есть при повторных нагревах и медленном охлаждении тех же сталей в опасном интервале температур дефект может повториться.

Стали, склонные к отпускной хрупкости II рода, нельзя использовать для работы с нагревом до 650oС без последующего быстрого охлаждения.

studfiles.net

11. Виды и назначение отпуска

Отпуск - это термическая обработка закаленной на мартенсит стали, заключающаяся в одно - или многократном нагреве не выше Ас1, выдержке и охлаждении, при котором происходит распад и рекристаллизация мартенсита. Различают низкий отпуск (Он), средний отпуск (Ос), высокий отпуск (Ов). После низкого отпуска при 120-250оС образуется отпущенный мартенсит, отличающийся большей травимостью. Он применяется для деталей с максимальной твердостью, чаще применяется для инструмента. После среднего отпуска при 350-450оС образуется сильно травящаяся “игольчатая” структура троостита отпуска. Ос назначают для достижения максимального предела упругости (пружины). Высокий отпуск при 450 - 650 С вызывает появление сорбита отпуска, имеющего точечное строение. Ов создает наибольшую ударную вязкость, применяется для деталей машин, испытывающих ударные нагрузки.

12.Стали для металлических конструкций и закладных деталей (горячекатаная, термически упрочненная, холоднодеформированная)

В зависимости от технологии изготовления стальная арматура железобетонных конструкций подразделяется на горячекатаную стержневую и холоднотянутую проволочную

В зависимости от способа последующего упрочнения горячекатаная арматура может быть термически упрочненной — подвергнутой термической обработке, илиупрочненной в холодном состоянии — вытяжкой, волочением.

Повышение прочности горячекатаной арматурной стали и уменьшение удлинения при разрыве достигаются введением в ее состав углерода и различных легирующих добавок: марганца, кремния, хрома и др. Содержание углерода свыше 0,3—0,5 % снижает пластичность и ухудшает свариваемость стали. Марганец повышает прочность стали без существенного снижения ее пластичности. Кремний, повышая прочность стали, ухудшает ее свариваемость. Содержание легирующих добавок небольшое и обычно составляет 0,6—2 %. Существенного повышения прочности горячекатаной арматурной стали (в несколько раз) достигают термическим упрочнением или холодным деформированием. При термическом упрочнении осуществляются закалка арматурной стали (нагревом до 800, 900 °С и быстрым охлаждением), затем частичный отпуск (нагревом до 300— 400°С и постепенные охлаждением).Сущность упрочнения холодным деформированием- позволяет получать высокую прочность стержней большого диаметра

Стержневая горячекатаная арматура в зависимости от ее основных механических характеристик подразделяется на шесть классов с условным обозначением: A-I, А-И, A-III, A-IV, A-V, A-VI (табл. 1.1). Термическому упрочнению подвергают стержневую арматуру четырех классов, упрочнение в ее обозначении отмечается дополнительным индексом «т»: Ат-Ш, Ат-IV, AT-V, AT-VI. Дополнительной буквой С указывается на возможность стыкования сваркой, К — на повышенную коррозионную стойкость.

Каждому классу арматуры соответствуют определенные марки арматурной стали с одинаковыми механическими характеристиками, но различным химическим составам. В обозначении марки стали отражается содержание углерода и легирующих добавок. Например, в марке 25Г2С первая цифра обозначает содержание углерода в сотых долях процента (0,25 %), буква Г —что сталь легирована марганцем, цифра 2 — что его содержание может достигать 2%, а буква С — наличие в стали кремния (силиция). Наличие других химических элементов, например в марках 20ХГ2Ц, 23Х2Г2Т, обозначается буквами: X — хром, Т — титан, Ц — цирконий.

Периодический профиль имеет стержневая арматура всех классов, за исключением круглой (гладкой) арматуры класса A-I.

Применение арматуры в конструкциях

В качестве ненапрягаемой арматуры применяют имеющие сравнительно высокие показатели прочности стержневую арматуру классов Ат-Ш, A-III, арматурную проволоку класса Вр-I. Возможно применение арматуры класса А-И, если прочность арматуры класса A-III не полностью используется в конструкции из-за чрезмерных деформаций или из-за раскрытия трещин. Арматуру класса A-I можно применягь в качестве монтажной, хомутов вязаных каркасов, поперечных стержней сварных каркасов.

В качестве напрягаемой рекомендуется применять стержневую термически упрочненную арматуру классов Ат-VI, AT-V, AT-IVC, горячекатаную арматуру классов A-VI, A-V и A-IV; для элементов длиной свыше 12 м целесообразно применять арматурные канаты и высокопрочную проволоку, допускается применение стержней классов A-IV, A-V.

В конструкциях, предназначенных для эксплуатации при отрицательных температурах (на открытом воздухе и в неотапливаемых помещениях), не применяют арматурные стали, подверженные хладноломкости: при температуре ниже — 30 °С — класса А-И марки ВСт5пс2 и класса A-IV марки 80С; при температуре ниже — 40 °С— класса A-III, марки 35ГС.

studfiles.net

3 отпуск стали

3.Отпуск стали.Виды и назначение отпуска стали. Процессы, протекающие при отпуске. Получаемые структуры и свойства. Влияние легирующих элементов на температуру отпуска. Отпускная хрупкость и методы ее устранения.

Все легирован.стали, особенно сод. карбидообразующие элементы,после отпуска при одинаковой температуре обладают более высок.тверлостью, чем углеродист.(из-за замедл. распада мартенсита,образования и коагуляции карбидов).В сталях, сод. больш.кол-во Cr,W,Mo после отпуска наблюд.повышение твердости.

Понижение ударной вязости при отпуске наз-ют отпускной хрупкостью. Отпускная хрупкость 1-го рода, Т 250-400С,наблюдается у всех конструкционных сталей.Хрупкость связывают с распадом М,когда карбиды образ-ся преимущественно по границам зерен и охрупчивают сталь.Хрупкость необратима:повторный отпуск не улучшает вязкости,хрупкость устраняется нагревом свыше 400С,снижающим твердость. Отпускная хрупкость 2-го рода – Т 500-550С наблюдается в некоторых легированных сталях.Причина хрупкости – обогащение границ зерен фосфором и др элементами внедрения,что способствует образованию межзеренных трещин. Хрупкость явл-ся обратимой,может быть устранена повтроным отпускомс послед быстрым охл-ем.

studfiles.net

1. Превращение в закаленной стали при отпуске. Влияние температур отпуска на свойства сталей. Выбор видов отпуска (низкий, средний, высокий) в зависимости от назначения деталей и инструмента.

2. Радиационностойкие материалы. Причины образования радиационных дефектов, Радиационная стойкость. Основные группы радиационных конструкционных материалов.

1 Отпуск – термическая обработка стали, заключающаяся в нагреве закаленной на мартенсит стали до температуры ниже критической, выдержки при этой температуре и охлаждении на воздухе.

Цель отпуска: Улучшение механических свойств закаленной стали, снижение хрупкости, повышение пластичности, некоторое снижение твердости и прочности.

Закалка + Отпуск = Улучшение свойств стали.

Исходная структура – мартенсит закалки: высокое содержание углерода, сильно искаженная кристаллическая решетка, значительное напряжение в структуре, высокая степень неравновесности.

Виды отпуска:

Исходная структура – мартенсит закалки, температура отпуска tотп = 150–250° C. В результате отпуска – мартенсит отпуска и -карбиды.

При повышении температуры активизируется диффузия. Часть атомов углерода покидает кристаллы мартенсита, концентрируется в локальных областях, где образуется карбид железа (-карбид). Размеры этих карбидов очень небольшие. Результат низкого отпуска: уменьшение степени пересыщенности мартенсита и, как следствие, снижение внутреннего напряжения, немного снижается твердость и прочность. Мартенситная структура в целом сохраняется, снижается склонность стали к хрупкому разрушению.

2) Среднетемпературный отпуск (средний отпуск):

При повышении температуры активизируется диффузия. Диффузия углерода при такой температуре достаточна для превращения мартенсита в перлитную структуру, но не достаточна для перемещения углерода на большие расстояния. В итоге образуется смесь феррита и цементита. Особенности среднего отпуска: маленький размер кристаллов, кристаллы равноостные, мелкодисперсные. Такая структура называется тростит отпуска. Такая структура обладает высокой прочностью и твердостью и достаточным запасом пластичности. Используется для ответственных, сильно нагреваемых деталей (пружины, рессоры).

Исходная структура – мартенсит закалки, температура отпуска tотп = 450–650° C. В результате отпуска – сорбит отпуска.

Процессы аналогичны среднему отпуску, но увеличивается расстояние, на которое смещаются атомы углерода. Диффузия происходит интенсивнее, чем в случае среднетемпературного отпуска, увеличиваются размеры кристаллов феррита и цементита. Такая структура называется сорбит отпуска. В результате высокого отпуска повышается пластичность, снижается хрупкость, одновременно уменьшается твердость и прочность. Используется для ответственных, сильно нагреваемых деталей под ударными нагрузками.

studfiles.net

Назначение и виды отпуска стали

Назначение и виды отпуска стали [c.93]

Каково назначение отпуска стали Почему существует три вида отпуска, каковы их режимы, какие продукты получаются при каждом из них Опишите особенности свойств этих продуктов и области применения последних. [c.134]

Высокий отпуск происходит при температуре 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. [c.142]

Высокий отпуск производится при температурах примерно 600— 650°. Его основное назначение — получить наибольшую вязкость при достаточных пределах прочности и упругости стали. Высокий отпуск иногда производят после нормализации с целью повышения обрабатываемости стали режущим инструментом. Назначается этот вид отпуска для деталей, подвергающихся действию высоких напряжений, особенно при ударной нагрузке, для создания у них однородной структуры сорбита отпуска (например, у шатунов и шатунных болтов двигателей, у передних осей автомобилей и многих других ответственных деталей). [c.222]

Низкоуглеродистые нелегированные стали термической обработке не подвергаются. В некоторых случаях в целях измельчения зерна, снятия следов наклепа, улучшения обрабатываемости резанием эти стали подвергают нормализации. При нормализации также улучшается их хладостойкость. Вопрос о термической обработке сварных соединений этих сталей является более сложным. Рациональной термической обработкой для них является нормализация и высокий отпуск. Назначение того или иного вида термической обработки или отказ от нее определяются многими условиями — толщиной свариваемых элементов, условиями сварки, назначением и условиями работы изделия. [c.174]

Виды термической обработки. Назначение термической обработки — изменение механических свойств стали путем последовательного нагрева и охлаждения без изменения химического состава и с сохранением формы детали. В зависимости от температуры нагрева, режима и скорости охлаждения различают следующие основные виды термической обработки отжиг, нормализация, закалка, отпуск. [c.335]

В зависимости от состава стали и назначения труб применяются различные виды термической обработки отжиг, нормализация, закалка или отпуск иногда двойная термическая обработка закалка или нормализация с последующим отпуском. Типовые графики наиболее часто применяющихся режимов представлены на рис. 1. [c.927]

Во всех случаях сварки средне- и высокоуглеродистых сталей рекомендуется последующая термическая обработка в виде отжига, нормализации или закалки с отпуском, в зависимости от назначения сварного изделия. [c.74]

Отпуск определяет преобладающий вид повреждения штампа, а в конечном итоге его надежность и стойкость. Температуры отпуска назначают в зависимости от габаритов штампов и условий эксплуатации. В отечественной практике принят метод назначения твердости штампов в зависимости от массы падающпх частей молота (точнее, от связанного с ним размера штампа) или номинального усилия машины. Найденные многолетней практикой оптимальные соотношения между твердостью и ударной вязкостью для молотовых штампов приведены в табл. 61. Рекомендуемые режимы закалки и отпуска сталей в зависимости от размеров штампов молотов и прессов приведены в табл. 62, а тем-перату[1Ы отпуска хвостовиков штампов — в табл. 63. Влияние температур отпуска иа свойства сталей показано в табл. 64. [c.663]

Сталь среднеу г лероди ста я и с повышенным содержанием углерод а характеризуется более высокой прочностью, относительно меньшей вязкостью, хорошей свариваемостью при 0,3—0,4 /о С, умеренной при 0,4—0,57о С и низкой при содержании выше 0,5 /о С. Сталь подвергается обычно улучшению, т. е. закалке с высоким отпуском. Этим видом термообработки достигается получение мелкозернистой сорбитной структуры и оптимальных для данного назначения стали механических свойств. Температура закалки определяется главным образом положением верхней критической точки стали, температура отпуска — заданной твёрдостью. Марганцовистые марки, этой стали по сравнению с соответствующими углеродистыми характеризуются повышенной прочностью и износостойкостью при несколько пониженной [c.372]

По воздействию на свойства материала конструкции операции термической обработки могут быть разбиты па два вида. К первому из них относятся операции, отпуска при температурах 550— 750 С узлов из сталей перлитного, бейнитного и мартенситного классов-и стабилизации при температурах 750—900° С узлов из аустенитных сталей. Основным их назначением применительно к сварным конструкциям является снятие сварочных напряжений, устранение подкалки шва и зоны термического влияния, а также эффекта деформационного старения для сталей первой группы и снятия сварочных напряжений и етабилпза7ши структуры для второй. Явлений перекристаллизации, а также залечивания возникших при сварке зародышевых дефектов в условиях отпуска или стабилизации не происходит. [c.82]

Поковки по механическим свойствам подразделяются на категории прочности. Категория прочности обозначается буквами КП с цифрами, соответству ющими значению предела текучести после закалки и отпуска. Например, обозна чение КП35 соответствует пределу текучести 350 МПа. Необходимо иметь в виду что долговечность деталей в работе определяется не только категорией прочности а совокупностью всех механических свойств и структурой металла, полученной после термообработки. Назначение основных марок сталей дано в табл 109. [c.80]

mash-xxl.info