Вуглецеві сталі. Загартована вуглецева сталь характеризується не тільки високою твердістю, але і дуже великою схильністю до крихкого руйнування. Крім того, при загартуванню виникають значні залишкові напруги. Тому загартування вуглецевих сталей зазвичай не застосовують як остаточну операцію. Для збільшення в'язкості і зменшення гартівних напруг після гарту застосовують відпустку.
На рис. 4.28 видно, що до температури відпустки близько 100 ° С твердість загартованої сталі або практично не змінюється, або слабо (на 1-2 HRC) зростає. З подальшим підвищенням температури відпустки твердість плавно знижується.
З ростом температури відпустки разупрочнение посилюється через наступних причин: 1) зменшення концентрації вуглецю в α-розчині; 2) порушення когерентності на кордоні карбід-матриця і зняття пружних мікронапруг; 3) коагуляції карбідів і збільшення межчастичного відстані; 4) розвитку повернення і рекристалізації. У різних температурних інтервалах переважає дію різних факторів разупрочнения відповідно до інтенсивності розвитку тих чи інших структурних змін.
У високовуглецевих сталях, що містять значну кількість залишкового аустеніту, розпад його з виділенням карбіду затримує падіння твердості, а - в інтервалі температур 200-250 ° С навіть трохи збільшує її.
Характеристики міцності вуглецевої сталі (тимчасовий опір, межа плинності і твердість) безперервно зменшуються з ростом температури відпустки вище 300 ° С, а показники пластичності (відносне подовження і звуження) безперервно підвищуються (рис. 4.29). Ударна в'язкість починає інтенсивно зростати при відпустці вище 300 ° С. Максимальної ударною в'язкістю володіє сталь з сорбітной структурою, відпущена при 600 ° С. Деяке зниження ударної в'язкості при температурах відпустки вище 600 ° С можна пояснити тим, що частинки цементиту по межах феритних зерен, що ростуть внаслідок розчинення частинок усередині α-фази, стають занадто грубими.
Мал. 4.28. Залежність твердості вуглецевих сталей різного складу від температури відпустки.
Мал. 4.29. Вплив температури відпустки на механічні властивості стали.
Витримка при температурі низького відпустки зазвичай не перевищує 1-3 год; з подальшим збільшенням витримки залишкові напруги дуже слабо зменшуються.
Середній відпустку на троостіт (350-450 ° С) використовують тоді, коли необхідно отримати в стали поєднання високої міцності, пружності і разом з тим достатньою в'язкості. Середньому відпустці піддають пружини і амортизатори.
Високий відпустку на сорбіт (450-650 ° С) широко застосовують в машинобудуванні до виробів з конструкційної сталі, які повинні характеризуватися не тільки достатню міцність, але і хорошою опірністю ударним навантаженням. Витримку при високому відпустці (зазвичай кілька годин) підбирають дослідним шляхом для отримання заданого комплексу властивостей.
Подвійна операція отримання сорбіту - гарт з високим відпусткою - називається поліпшенням. Цю операцію застосовують до середньовуглецеву сталей, що містить від 0,35 до 0,6% С. Такі стали називають покращує на відміну від маловуглецевих цементуемих.
Швидкість охолодження з температури відпустки не впливає на механічні властивості вуглецевих сталей, і якщо не небезпечні термічні напруги, то можна проводити прискорене охолодження.
Для конструкційних легованих сталей дуже важливо, що спеціальні карбіди виділяються при високому відпустці в більш дисперсної формі, ніж цементит. Це забезпечує підвищену в'язкість, тому що мікропорожнечі (осередки руйнування) зароджуються близько дрібних частинок спеціального карбіду важче, ніж близько більших частинок цементиту.
Відпускна крихкість притаманна багатьом сталей. В результаті повільного охолодження з температури високого відпустки ударна в'язкість легованої сталі може виявитися в кілька разів (і навіть на порядок) менше, ніж після охолодження в воді з тієї ж температури. Є два температурних інтервалу, при яких у конструкційних сталей ударна в'язкість помітно знижується: 250-350 і 500-600 ° С. Зниження в'язкості називають відпускної крихкістю, відповідно, I і II роду.
Зниження ударної в'язкості після відпустки при 250-350 ° С спостерігається у всіх конструкційних сталей незалежно від ступеня легування.
Помітне падіння ударної в'язкості після відпустки 500-600 ° С спостерігається тільки у легованих конструкційних сталей - хромистих, марганцевих, хромонікелевих, хромомарганцевих і т.д. Зниження в'язкості майже не відбувається в разі швидкого охолодження від температури відпустки (у воді або маслі). Відпускна крихкість II роду помітно пригнічується навіть при повільному охолодженні від температури відпустки додатковим легуванням сталей молібденом або вольфрамом в кількості 0,3 і 1% відповідно.