Призначення відпустки - зняття внутрішніх напружень і отримання заданих, необхідних властивостей стали.
Властивості стали, одержувані після гарту і відповідного відпустки залежать від структури, що утворюється після відпустки і, в свою чергу, від перетворень, що протікають в процесі відпустки.
При нагріванні загартованої сталі до температур 80 ... 100 ° С помітних змін в структурі не спостерігається. Подальше підвищення температури призводить до структурних перетворень, що протікають в певних температурних інтервалах.
У вуглецевих сталях при відпустці спостерігається чотири перетворення.
четверте # 8209; коагуляція (укрупнення) частинок цементиту. Структура сталі, отриманий в результаті відпустки при 500 ... 700 ° С являє собою дисперсну суміш фериту з цементитом і називається сорбітом відпустки. Така структура вдало поєднує гарну міцність, пластичність і в'язкість.
Різниця тростіта і сорбіту відпустки від структур того ж найменування, але отриманих при розпаді аустеніту, полягає в формі цементітних включень. Після відпустки цементит має зернисту форму.
Різниця в формі частинок цементиту в ферито # 8209; цементитной суміші призводить до різниці у властивостях сталі. При рівній твердості структура з цементитом зернистої форми володіє більш високою пластичністю і в'язкістю.
Зміна властивостей стали при збільшенні температури відпустки розглянуто на рис.11.4.
Рис.11.4. Залежність властивостей стали від температури відпустки.
Розрізняють три види відпустки:
Середній відпустку - температура нагріву. 300 - 500 ° С; структура: тростит відпустки; властивості: висока твердість, висока пружність і витривалість; призначення; для пружних елементів (пружини, ресори).
Високий відпустку - температура нагріву. 500 - 680 ° С; структура: сорбіт відпустки; властивості: висока твердість, пластичність, в'язкість. Найкраще поєднання цих властивостей; призначення: конструкційні стали.
Загартування + Високий відпустку = Поліпшення
СПОСОБИ ПОВЕРХНЕВОГО ЗМІЦНЕННЯ
Поверхневе зміцнення використовується для деталей і виробів, що працюють в умовах впливу ударних навантажень, в умовах тертя. Також поверхневе зміцнення може використовуватися для деталей тонких перетинів.
Зміцнення методом пластичного деформування
Ефективними способами зміцнення поверхневого шару є дробеструйная обробка, що дозволяє обробляти сталеві деталі на глибину 0,7 мм, і обробка поверхні роликами на глибину до 15 мм. При цьому відбувається наклеп поверхні деталі, що дозволяє підвищити її міцність від утоми. Наклепу піддаються готові деталі, які пройшли механічну і термічну обробку.
При дробеструйной обробці на поверхню деталей із спеціальних дробемет з великою швидкістю направляють потік сталевий або чавунної дробу діаметром 0,5 - 1,5 мм. Удари дробу викликають пластичну деформацію поверхневого шару, внаслідок чого він стає більш твердим.
Дробеструйной обробці піддають поверхню ресор і пружин, зубчастих коліс, ланок гусениць, гільз і поршнів. В результаті дрібоструминного обробки межа витривалості ресор збільшується в 1,5 рази і в кілька разів зростає їх довговічність.
Поверхневе загартування полягає в нагріванні поверхневого шару стали вище Ас3 з подальшим охолодженням для отримання високої твердості і міцності в поверхневому шарі деталі в поєднанні з в'язкою серцевиною.
Нагрівання під загартування найчастіше виробляють струмами високої частоти (ТВЧ), а також полум'ям газових або киснево-ацетиленових пальників; лазерним випромінюванням. При нагріванні струмами високої частоти магнітний потік, створюваний змінним струмом, що проходить по провіднику (індуктора), індукує вихрові струми в металі деталі, вміщеній всередині індуктора. Форма індуктора відповідає зовнішній формі вироби. Після нагріву в індукторі деталь охолоджують за допомогою спеціального охолоджуючого пристрою. Через наявні в ньому отвори на поверхню деталі розбризкується охолоджуюча рідина.
Високочастотної гарту піддають шийки колінчастих валів, гільзи циліндрів, поршні, деталі гусениць і т.д.
Лазерна гарт поверхні сталевих деталей істотно збільшує їх зносостійкість, межа витривалості при вигині. Лазерна гарт - перспективний метод поверхневого зміцнення виробів складної форми, що працюють в умовах зносу і втомного навантаження, а також інструментальних сталей.
Хіміко-термічною обробкою (ХТО) називають процес, що поєднує в собі поверхневе насичення стали тим чи іншим елементом при високій температурі і термічну обробку, в результаті яких відбувається зміна хімічного складу, мікроструктури і властивостей поверхневих шарів деталей.
Хіміко-термічна обробка включає в себе наступні стадії:
1. Дисоціація - виділення насичує елемента в активному стані в результаті розкладання вихідних речовин. Кількісно оцінюється ступенем дисоціації. Залежить від властивостей насичує середовища.
2. Абсорбція - захоплення поверхнею металу вільних атомів насичує елемента. Залежить від властивостей металу і технології насичення.
3. Дифузія - проникнення елементів впровадження в глиб металу. Характеризується властивостями металу і елементів впровадження (зокрема, коефіцієнтами дифузії).
Розподіл елементів впровадження по перетину нерівномірно. Поверхневий шар деталі, що відрізняється від вихідного матеріалу по хімічному складу, називається дифузійним шаром. Матеріал деталі під дифузійним шаром з незмінним хімічним складом називається серцевиною (рис.4).
Ріс.12.1. Розподіл елемента насичення по перетину.
На ріс.12.1 показана концентрація елементів впровадження при ХТО по перетину деталі де:
Сп. % - концентрація елемента впровадження на поверхні;
Пор. % - середня концентрація елемента впровадження;
СІСХ. % - вихідна концентрація (в серцевині)
До основних видів ХТО відносяться:
1. Цементація (насичення вуглецем)
2. Азотування (насичення азотом)
3. Нітроцементація (спільне насичення азотом і вуглецем)
4. Дифузійна металізація (насичення металами - алюмінієм, хромом, кремнієм та ін.)