Закалка стали — это лишь первый этап термообработки, который придаёт ей твёрдость, но делает материал хрупким. Чтобы улучшить механические свойства стали и снизить её внутренние напряжения, применяют процесс отпуска. Выбор температуры отпуска играет решающую роль в формировании конечных характеристик металла, таких как прочность, пластичность и ударная вязкость. Разберёмся, как правильно выбрать температурный режим для достижения необходимых свойств стали.
Что такое отпуск стали и зачем он нужен?
Отпуск — это термическая обработка, при которой закалённую сталь нагревают до определённой температуры ниже критической точки (A1), выдерживают при ней и затем медленно охлаждают. Этот процесс позволяет устранить избыточную хрупкость, снять остаточные напряжения и скорректировать механические свойства в зависимости от требований к изделию.
Основные цели отпуска:
- уменьшение внутренних напряжений;
- повышение пластичности и ударной вязкости;
- регулирование твёрдости стали;
- улучшение эксплуатационной стойкости материала.
Температура отпуска напрямую влияет на конечные свойства стали, поэтому важно подобрать оптимальный режим в зависимости от типа стали и условий её эксплуатации.
Классификация режимов отпуска
Отпуск подразделяют на три основных вида в зависимости от температуры обработки:
1. Низкотемпературный отпуск (150–250 °C)
Этот режим применяется для инструментальных и пружинных сталей, где важно сохранить максимальную твёрдость при снижении внутренних напряжений. Низкотемпературный отпуск используется для режущего инструмента, калиброванных пружин и деталей, работающих в условиях значительных нагрузок. В результате сохраняется высокая твёрдость (HRC 58–62), но увеличивается ударная вязкость.
2. Среднетемпературный отпуск (300–450 °C)
Такой режим выбирают для сталей, которым требуется сбалансированное сочетание прочности и пластичности. Его применяют для деталей машин, элементов механизмов, осей и валов. После обработки в этом температурном диапазоне твёрдость стали снижается до HRC 35–45, но металл приобретает высокую ударную вязкость и стойкость к нагрузкам.
3. Высокотемпературный отпуск (500–700 °C)
Этот тип отпуска используется для конструкционных и инструментальных сталей, где важна высокая пластичность и ударная вязкость при умеренной твёрдости (HRC 20–30). Высокотемпературный отпуск делают после закалки деталей, подверженных динамическим нагрузкам, например, элементов шасси, рессор, крупных осей и тяжёлых зубчатых передач.
Как выбрать температуру отпуска?
При выборе температуры отпуска необходимо учитывать:
- Марку стали. Легированные стали требуют особого режима термообработки, так как их свойства сильно зависят от температуры отпуска.
- Требуемые свойства. Если нужна высокая твёрдость — выбирайте низкотемпературный отпуск, если важна пластичность — высокотемпературный.
- Условия эксплуатации. Для деталей, работающих под динамическими нагрузками, лучше подойдёт средний или высокий отпуск.
- Тип охлаждения. После отпуска сталь обычно охлаждают на воздухе, но в особых случаях может потребоваться контролируемое охлаждение для предотвращения растрескивания.
Заключение
Отпуск стали — ключевой этап термообработки, определяющий её конечные характеристики. Выбор температуры отпуска зависит от требуемых механических свойств и условий эксплуатации изделия. Низкотемпературный отпуск сохраняет твёрдость, средний балансирует прочность и пластичность, а высокий обеспечивает ударную вязкость. Грамотный подбор режима отпуска позволит увеличить срок службы изделий и повысить их эксплуатационные качества.