8.3.2 Структура и свойства отпущенной стали

Мартенсит отпуска, как и мартенсит закалки, имеет пластинчатую структуру, но отличается более сильной травимостью и выглядит темнее.

Получаемые при отпуске феррито-цементитные структуры называются так же, как и продукты распада переохлажденного аустенита - троостит, сорбит, однако отличаются от них тем, что имеют не пластинчатое, а зернистое строение. Карбидная фаза в них - цементит - имеет зернистую форму, дисперсность структуры зависит от температуры отпуска, так как она определяет степень развития процесса коагуляции. После отпуска в интервале температур 350-500°С получается наиболее дисперсная феррито-цементитная структура - троостит отпуска. Благодаря сильной травимости в оптическом микроскопе он имеет вид темного поля. Рассмотреть строение троостита отпуска можно только с помощью электронного микроскопа при увеличениях х4000-8000. Сорбит отпуска образуется после нагрева закаленной стали до температур 500-650 °С. Его строение различимо при сравнительно небольших увеличениях – х 500 и более. Отпуск при температурах, близких к А_С1, приводит к образованию наиболее грубой феррито-цементитной смеси – перлита, который, в соответствии с его строением, называется зернистым. Отпуск вызывает изменение механических свойств закаленных ста­лей. (рис.8.6).

При нагреве до 200 °С твердость и прочность сталей практи­чески не изменяются, снижается их хрупкость. Дальнейшее повы­шение температуры отпуска приводит к заметному снижению твердости и прочности, а пластичность и ударная вязкость при этом повышаются. Наиболее высокие показатели пластичности и ударной вязкости при повышенной прочности приобретают стали после отпуска при температурах 600-650 °С.

Указанный характер изменения механических свойств является общей тенденцией, в случае высокоуглеродистых и легированных сталей наблюдаются некоторые отклонения.

Для большинства легированных конструкционных сталей присуща отпускная хрупкость. Сталь в состоянии отпускной хрупкости характеризуется низкой ударной вязкостью (рис. 8.7), при чем на других механических свойствах при комнатной температуре состояние отпускной хрупкости не сказывается. Отпускная хрупкость бывает необратимой (при температуре отпуска 250-400 °С) и обратимой (при температуре отпуска 450-650 °С).

Как видно из рис.8.7 на отпускную хрупкость стали отпущенной при 250-400°С не влияет скорость охлаждения и она не устраняется повторным нагревом и быстрым охлажде­нием. Причиной необратимой хрупкости считают выделение карбида в виде пленки по границам зерен при распаде мартенсита.

Ударная вязкость стали после отпуска при 450-650 °С зависит от скорости охлаждения. Отпускную хрупкость, возникшую при медленном охлаждении, можно устранить повторным нагревом и быстрым охлаждением.

На восприимчивость ста­ли к отпускной хрупкости большое влияние оказывает химический состав: Cr, P, Mn, As активно вызывают отпускную хрупкость, а Mo и W – уменьшают склонность стали к отпускной хрупкости, особенно эффективен Mo.