Режим термической обработки рессорно-пружинной стали

Изменение строения рессорно-пружинной стали при нагревании и охлаждении.

Правильное проведение термической обработки стали  можно осуществлять только при ясном представлении о превращениях в ней в процессе нагревания и охлаждения. Только зная, как образуется та или иная структура и какими свойствами она обладает, можно назначать и правильно выполнять режим термической обработки, получая структуру стали, обеспечивающую необходимые эксплуатационные свойства деталей, их высокую долговечность и надежность.

Например, легированные рессорно-пружинные стали марок 55С2 и 60С2 для получения более высоких показателей — упругости, прочности и прокаливаемости — имеют повышенное содержание кремния, который полностью растворяется в железе и практически не образует с ним химических соединений.

Механические и другие свойства этих сталей зависят от строения, т. е. структуры, а последняя в свою очередь от химического состава и температуры, при которой она рассматривается.

При нагревании и охлаждении стали изменяют строение. Изменение кристаллического строения при нагревании сопровождается поглощением тепла, а при охлаждении — выделением. Это приводит к образованию в момент структурных превращений температурных остановок, называемых критическими точками.

Рассмотрение образцов под микроскопом показывает, что они в исходном состоянии имеют структуру, состоящую из двух составляющих: первой — почти чистого железа, называемого ферритом (однородная мягкая и пластичная часть сплава), и второй — грубой смеси феррита с карбидами (химические соединения железа с углеродом). Карбиды — самая твердая и хрупкая часть сплава.

При нагревании до температуры, соответствующей нижней критической точке, никаких изменений в строении стали не происходит. Она продолжает сохранять структуру из тех же двух составляющих. При температуре 760° С, соответствующей нижней критической точке, в стали марки 55С2 происходит превращение смеси железа с карбидами в новую структуру — твердый раствор углерода в железе, способную растворять до 2%-углерода. В отличие от неоднородной по строению второй составляющей (смеси феррита с карбидами) новая структура является однородной, содержащей при температуре, соответствующей нижней критической точке, столько же углерода, что и в смеси. Феррит при этом сохраняется.

При дальнейшем повышении температуры феррит растворяется в сплаве. Температура, при которой полностью завершается этот процесс, соответствует верхней критической точке; выше этой температуры сталь имеет однородную структуру.

При нагреве стали до температур значительно выше верхней критической точки происходит рост размеров зерна стали, что нежелательно. Одновременно будет происходить выравнивание химического состава.

При медленном охлаждении нагретой стали, которое бывает при отжиге, все превращения происходят в обратной последовательности.

Иной результат получается при быстром охлаждении стали, когда полученная при высоких температурах однородная структура переохлаждается, т. е. сохраняется некоторое время при температурах значительно ниже критических. Вследствие пониженной способности углерода к перемещению при низких температурах из переохлажденного сплава феррит не выпадает; не происходит и превращение с образованием смеси феррита с карбидами.

В этих условиях образуется особая структура – очень твердая, напряженная и хрупкая. Твердость ее составляет 630—680 НВ. Названа она по фамилии ученого Мартенса мартенситом.

Эта структура является основной при закалке стали. Наименьшая скорость охлаждения стали, при которой обеспечивается получение такой структуры, называется критической скоростью закалки. При охлаждении стали ей скоростью ниже критической получаются другие структуры.

Закаленная сталь подлежит обязательному отпуску, т. е. нагреву до температур ниже критических, для устранения внутренних напряжений, возникших при закалке, снижения твердости, повышения вязкости и пластичности стали. Отпуск рессорно-пружинных сталей производится при температурах, при которых сталь приобретает высокие упругие свойства. Эти свойства обеспечиваются образованием новой структуры, представляющей собой очень мелкую смесь феррита и карбидов.

30 Июль 2012 Опубликовано в Мастер-класс

Комментирование закрыто.