Улучшение (термообработка)

Улучше́ние — комплексная термическая обработка конструкционных сталей, включающая в себя закалку на мартенсит и последующий высокий отпуск. При этом формируется структура сорбита отпуска и происходит общее улучшение механических свойств[1][2].

Процессы при термическом улучшении

В результате закалки сталей чаще всего получают структуру мартенсита с некоторым количеством остаточного аустенита, иногда — структуру сорбита, троостита или бейнита. Мартенсит имеет высокую прочность, твёрдость, низкую пластичность, при обработке разрушается из-за хрупкости. Структура мартенсита является неравновесной, имеются остаточные напряжения.

Высокий отпуск (нагрев до температуры на 20—40° ниже точки Ас1 диаграммы железо-углерод) и выдержка при температуре 450—700 °C приводят к уменьшению внутренних напряжений за счёт распада мартенсита закалки и образования сорбита отпуска. В результате отпуска снижаются твёрдость до 270—320 HB и прочность, в то же время повышаются пластичность и ударная вязкость. При этом выигрыш в ударной вязкости является весьма значительным[3][4].

При отсутствии жёстких требований к ударной вязкости и пластичности применяется более экономичный способ термической обработки — нормализация[3]. Следует учитывать, что при закалке создаются бо́льшие остаточные напряжения, чем при нормализации. Несмотря на это, для ответственных деталей машин, как правило, предпочитают улучшение, так как, помимо преимущества по ударной вязкости, при высоком отпуске почти полностью снимаются закалочные напряжения[4].

Применение термического улучшения

Улучшение — это основной вид термической обработки для конструкционных сталей (30, 35, 40, 45, 50) и легированных хромистых, хромоникелевых и хромомолибденовых сталей (40Х, 45Х, 40ХР, 40ХН, 40ХНА, 40ХНМА, 30Х2Н4МА, 38ХН3МА, 38Х2НМА, 30ХГСА, 30ХГС-Ш, Х12М). Такие стали называют улучшаемыми (улучшенными), в отличие от малоуглеродистых цементуемых[4].

Улучшению подвергают, как правило, среднеуглеродистые (с содержанием углерода 0,3—0,6 %) конструкционные стали, к которым предъявляются высокие требования по пределу текучести, выносливости и ударной вязкости. Однако износостойкость улучшенной стали вследствие её пониженной твёрдости невысока. Таким образом, улучшение хотя и значительно повышает конструктивную прочность стали, но уменьшает её трещиностойкость и снижает температуру верхнего и нижнего порогов хладноломкости[5].

Примечания

Литература


Категории