Отпуск - определение, процесс, преимущества и многое другое

Отпуск — это один из многих процессов термической обработки сплавов на основе железа. Эти процессы изменяют физико-механические свойства, такие как внутренняя структура металла, пластичность, твердость, вязкость, обрабатываемость, эластичность и прочность.

Эти изменения необходимы для того, чтобы обеспечить соответствие металлов их применению и условиям эксплуатации. Без термообработки невозможно использовать металлы в полную силу в большинстве систем.

Отпуск — это процесс термической обработки, при котором детали нагреваются и выдерживаются при температуре ниже критической точки в течение определенного времени. Затем детали охлаждаются до комнатной температуры на воздухе.

Как и другие процессы термообработки, такие как отжиг и нормализация, процесс отпуска изменяет нежелательные механические свойства металла, чтобы они больше соответствовали предполагаемому применению.

Отпуск влияет на механические свойства всей детали от поверхности до сердцевины. Но частичный отпуск также возможен в индукционных установках.

Отпуск металлов полезен в тех областях, где требуется определенный уровень гибкости компонентов.

Этот процесс термообработки может также использоваться для снижения твердости недавно сваренных деталей. Высокая локальная температура, возникающая в процессе сварки, может привести к высокой твердости в зонах термического влияния. Отпуск может помочь уменьшить эти участки с высокой твердостью.

Теоретически, отпуск может проводиться для широкого спектра металлов, но обычно она ассоциируется с углеродистой сталью, поскольку немногие другие металлы реагируют на этот метод термообработки так же, как сталь.

Отпуск чаще всего проводится после процессов закалки. В этих процессах материал нагревают выше верхней критической температуры с последующим быстрым охлаждением или закалкой.

Такая операция делает материал твердым и хрупким, в некоторых случаях хрупким, как стекло. Хотя во многих случаях нам необходима высокая твердость, повышенная хрупкость, которая сопровождает ее, не так желательна.

Чтобы уменьшить хрупкость и восстановить пластичность, металлы повторно нагревают, на этот раз до более низких температур. Это помогает найти баланс между твердостью и пластичностью. Скорость охлаждения при отпуске также медленнее, чем при закалке.

Для достижения наилучших результатов процесс отпуска должен проводиться сразу после закалки. Это позволяет избежать хрупких свойств, возникающих в процессе закалки.

Следует помнить, что любые ошибки во время процесса могут привести к повреждению, деформации или короблению материала.

Отпуск также проводится, когда материал закаляется другими способами, например, в процессе сварки. Она также применяется к материалам, закаленным в процессе работы. Это материалы, которые стали твердыми в результате таких процессов, как гибка, сверление, формовка, штамповка и прокатка.

Как и другие процессы термической обработки, процесс отпуска проходит в три этапа. Этими этапами являются:

1. Нагрев
2. Выдержка
3. Охлаждение

Нагрев до точной температуры должен происходить с контролируемой скоростью, так как если металл нагревается слишком быстро, это может привести к растрескиванию. Подходящая температура зависит от типа стали и желаемого изменения свойств. Например, инструментальные стали закаливаются при гораздо более низких температурах, чем пружинная сталь.

Обычно металл нагревают в печи (газовой, электрической или индукционной) в присутствии инертного газа или вакуума для предотвращения окисления. Но некоторые стали закаливают в соляных ваннах или даже на воздухе.

Выбранная атмосфера также влияет на поверхность деталей.

После того, как металл достигнет желаемой температуры, он должен быть выдержан при этой температуре в течение заранее определенной продолжительности. Продолжительность зависит от типа стали, сечения деталей и требуемых механических свойств.

В зависимости от температуры отпуска и времени выдержки механические свойства закаленной стали изменяются. Пластичность и ударная вязкость увеличиваются с повышением температуры и времени выдержки. Однако предел прочности при растяжении снижается при повышении температуры.

Влияние на твердость зависит от доли различных фаз, таких как мартенсит, сохранившийся аустенит и графитовые конкреции. По мере увеличения времени пребывания в печи мартенситная фаза уменьшается, а сохранившийся аустенит увеличивается. Поскольку аустенитная фаза относительно мягче, твердость всей детали снижается.

Этап охлаждения не менее важен, чем первые два. В процессе охлаждения деталь охлаждается, заранее определенным образом.

Скорость охлаждения и используемый метод зависят от различных факторов.

Когда мы нагреваем металлические изделия, они подвергаются окислению. Это приводит к появлению различных цветов на поверхности металла. Полученный цвет указывает на температуру отпуска.

Цвета варьируются от светло-желтого до различных оттенков синего. Полный список цветов, получаемых при различных температурных режимах, приведен ниже:

Однако эти цвета не всегда указывают на точную температуру отпуска. Многие другие факторы, такие как легирующие элементы, атмосфера, обработка поверхности и продолжительность отпуска, оказывают влияние на конечный цвет. Например, коррозионностойкие стали менее подвержены окислению и, следовательно, достигают определенных цветов отпуска при более высоких температурах, чем их более подверженные коррозии аналоги.

Таким образом, не рекомендуется использовать эту таблицу для точного определения температуры отпуска. Эти цвета следует воспринимать только как индикатор для оценки температуры поверхности металла во время отпуска.

• Повышенная пластичность и гибкость;
• Снижение хрупкости;
• Избыточная твердость может быть скорректирована до приемлемого уровня;
• Улучшение микроструктуры, что повышает прочность металла;
• Снятие внутренних напряжений, накопленных в результате предыдущих операций. Если не принять меры, остаточные напряжения могут привести к водородному растрескиванию;
• Повышение износостойкости как поверхности, так и сердцевины;
• Повышенная обрабатываемость и формуемость для последующих процессов;
• Повышенная вязкость;
• Отпуск происходит быстрее, чем отжиг.

Независимо от того, нужна ли вам булавка или вы хотите построить стадион на 80 000 мест, отпуск незаменим. Он по-прежнему остается одним из наиболее важных и широко используемых процессов термической обработки в различных областях применения стали.

По мере того, как мы все дальше продвигаемся в строительстве более сложных конструкций, чем когда-либо, использование компонентов, прошедших отпуск в производстве и строительстве со временем, будет только расширяться.

Советуем вам прочитать статьи опубликованные в нашем блоге ранее: «‎Отжиг стали: процесс, виды, преимущества, недостатки и области применения»‎ и «‎5 причин использовать пассивацию для деталей из нержавеющей стали»‎.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!