что такое отпуск и старение

Отпуск (старение)

О́тпуск — технологический процесс, заключающийся в термической обработке закалённого на мартенсит сплава или металла, при которой основными процессами являются распад мартенсита, а также полигонизация и рекристаллизация.

Отпуск проводят с целью получения более высокой пластичности и снижения хрупкости материала при сохранении приемлемого уровня его прочности. Для этого изделие подвергается нагреву в печи до температуры от 150°C-260°C до 370°C-650°C с последующим медленным остыванием.

Содержание

Низкотемпературный отпуск

Проводят при температурах до 250 °С. Закалённая сталь сохраняет высокую износостойкость, однако такое изделие (если оно не имеет вязкой сердцевины) не выдержит высоких динамических нагрузок. Такому отпуску подвергают режущие и измерительные инструменты из углеродистых и низколегированных сталей.

Среднетемпературный отпуск

Проводят при температурах 350-500 °С и применяют главным образом для пружин и рессор, а также для штампов. Такой отпуск обеспечивает высокие пределы упругости и выносливости, а также релаксационную стойкость. Охлаждение после отпуска проводят при температурах 400-500 °С в воде, после чего возникают сжимающие остаточные напряжения, которые увеличивают предел выносливости пружин.

Высокотемпературный отпуск

Проводят при температурах 500—680 °С. При этом остается высокая прочность и пластичность, а также максимальная вязкость. Высокому отпуску подвергают детали, воспринимающие ударные нагрузки (зубчатые колеса, валы).

Стадийность

Общий принцип: Сначала заканчивается распад мартенсита, а затем начинается полигонизация и рекристаллизация. В зависимости от соотношения стадий различают:

См. также

Литература

Полезное

Смотреть что такое «Отпуск (старение)» в других словарях:

ОТПУСК (металлов) — ОТПУСК металлов, термическая обработка (см. ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА) закаленных сплавов, в которых превращение при закалке имело мартенситный характер. Термин «отпуск» применяют главным образом к сталям. Отпуск, как и старение (см. СТАРЕНИЕ… … Энциклопедический словарь

Отпуск (металлов) — Отпуск металлов, вид термической обработки, заключающийся в нагреве закалённого сплава до температуры ниже нижней критической точки, выдержке и последующем охлаждении. Термин «О.» применяют главным образом к сталям. Процессы распада… … Большая советская энциклопедия

СТАРЕНИЕ МЕТАЛЛОВ — [aging] 1. Изменение механических, физических и химических свойств металлов и сплавов в процессе вылеживания при комнатной температуре (естественное старение) или при нагреве (искусственное старение), а также при выдержке и эксплуатации при… … Металлургический словарь

Отпуск — I Отпуск в СССР ежегодное время отдыха, гарантированное Конституцией СССР (ст. 119), в течение которого за работником сохраняется место работы (должность) и средний заработок. Наряду с О. для отдыха законодательство предусматривает О. по… … Большая советская энциклопедия

Отпуск — [tempering] вид термической обработки, заключающийся в нагреве закаленного сплава до температуры ниже нижней критической точки, выдержке и последующем охлаждении. Термин отпуск применяют, главным образом, к сталям. Процессы распада… … Энциклопедический словарь по металлургии

Термическая обработка — металлов, процесс обработки изделий из металлов и сплавов путём теплового воздействия с целью изменения их структуры и свойств в заданном направлении. Это воздействие может сочетаться также с химическим, деформационным, магнитным и др.… … Большая советская энциклопедия

Технология авиастроения — область технологии машиностроения, включающая процессы, методы, способы и технические средства изготовления изделий авиационной техники. В начальный период развития авиационной техники Т. а. располагала ограниченными средствами, которые… … Энциклопедия техники

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА — металлов процесс тепловой обработки металлов и сплавов с целью изменения их структуры, а следовательно, и св в, заключающийся в нагреве до определ. темп ры. выдержке при этой темп ре и последующем охлаждении с заданной скоростью. Т. о. одно из… … Большой энциклопедический политехнический словарь

термическая обработка — совокупность операций теплового воздействия на материалы (главным образом металлы и сплавы) с целью изменения структуры и свойств в нужном направлении. Основные виды термической обработки: закалка, отпуск, отжиг, нормализация, старение… … Энциклопедический словарь

Термическая обработка металлов — Металл в термопечи Термическая обработка металлов и сплавов процесс тепловой обработки металлических изделий, целью которого является изменение структуры и свойств в заданном направлении … Википедия

Источник

ОТПУСК И СТАРЕНИЕ

Для повышения пластичности, вязкости, снижения твердости и уменьшения внутренних напряжений металлические сплавы после закалки подвергаются нагреву. Температура нагрева лежит ниже температуры фазовых превращений и колеблется, как и время выдержки, в довольно широких пределах в зависимости от состава сплава и характера ожидаемой структуры. Такой нагрев для сталей называется отпуском. Отпуск – конечная операция, следующая за закалкой, его используют для уменьшения внутренних напряжений и получения более равновесной структуры. Стальные изделия в закаленном (неотпущенном состоянии) не применяют из-за хрупкости и малой пластичности.

Напряжения в закаленных изделиях снимаются тем полнее, чем выше температура отпуска и меньше скорость охлаждения. С повышением температуры отпуска твердость и прочность снижаются, а пластичность и ударная вязкость увеличиваются.

Поэтому в зависимости от условий эксплуатации и требуемых свойств применяют различные виды отпуска: низкий, средний, высокий (улучшенный).

Такому отпуску подвергаются детали машин, испытывающие в работе большие динамические и вибрационные нагрузки, так как сорбит отпуска обладает наиболее благоприятным комплексом механических свойств. Поэтому закалку с последующим высокотемпературным отпуском называют улучшением стали. Для сравнения в табл. 24 приведены значения механических свойств для хромистой стали (0,4 % углерода, 1 % хрома) в отожженном, нормализованном и улучшенном состояниях.

Прочностные и пластические характеристики стали, содержащей 0,4 % углерода и 1 % хрома, после различных видов термической обработки

Старением добиваются повышения прочности и твердости при снижении пластичности и вязкости (станины станков, основания мерительных приборов и т. д.).

Источник

Старение и отпуск

Закаленный сплав находится в метастабильном состоянии и обладает повышенной свободной энергией.

При закалке без полиморфного превращения и в подавляющем большинстве случаев при закалке с полиморфным превращением образуется пересыщенный твердый раствор и закаленный сплав стремится понизить свою свободную энергию, в результате чего твердый раствор распадается.

Уже при комнатной температуре могут образовываться выделения из пересыщенного раствора, однако в большинстве сплавов диффузионная подвижность атомов при комнатной температуре недостаточна, чтобы распад раствора прошел в необходимой степени за приемлемое время.

Поэтому для изменения структуры и свойств закаленного сплава его назревают — подвергают старению или отпуску.

Исторически так сложилось, что для одних сплавов, например алюминиевых, использовали преимущественно термин «старение», для других, например углеродистых сталей, — «отпуск», а для третьих, например бронз и титановых сплавов, оба эти термина использовали на равных правах. Сравнительно недавно было предложено термин «отпуск» применять только к тем сплавам, которые были подвергнуты закалке с полиморфным превращением, а термин «старение» — в случае закалки без полиморфного превращения. Такое классификационное деление использовано в книге.

Главным процессом при старении и отпуске закаленного сплава является распад метастабильного твердого раствора. При этом сплав переходит в более стабильное состояние, хотя обычно и далекое от истинного равновесия, для которого характерен абсолютный минимум свободной анергии. Процессы распада пересыщенного раствора в закаленном сплаве, так же как возврат и рекристаллизация, протекают самопроизвольно, с выделением тепла.

Факт нагревания сплава не противоречит представлению о самопроизвольности процессов, происходящих в сплаве при старении и отпуске, так как нагревание необходимо лишь для ускорения диффузии, лежащей в основе всех структурных изменений при распаде пересыщенных растворов.

Основные параметры старения и отпуска — температура и время выдержки. Скорости нагревания и охлаждения обычно играют подчиненную роль. Исключение составляет специфическое явление отпускной хрупкости легированных сталей при замедленном охлаждении с температуры отпуска (смотрите Изменение механических свойств при отпуске сталей и выбор режима отпуска).

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Легирующие элементы, затрудняющие распад мартенсита и коагуляцию карбидов (смотрите Структурные изменения при отпуске сталей), смещают температурную границу начала интенсивного разупрочнения при отпуске с 200 — 300 до 450 — 550…

Отпускная хрупкость присуща многим сталям. Сталь в состоянии отпускной хрупкости характеризуется низкой ударной вязкостью. На других механических свойствах при комнатной температуре состояние отпускной хрупкости практически не сказывается. На рисунке схематично…

Характер зависимости механических свойств мартенситно-стареющих сталей от температуры отпуска такой же, как у всех дисперсионно-твердеющих сплавов: рост прочностных свойств, достижение максимума упрочнения и затем разупрочнение. По аналогии со старением можно…

Диффузионная подвижность атомов легирующих элементов, растворенных в α-железе по способу замещения, на много порядков ниже, чем диффузионная подвижность атомов углерода, который растворен в железе по способу внедрения. При температурах отпуска…

Мартенситностареющие стали — это безуглеродистые сплавы на базе системы Fe — Ni, легированные дополнительно кобальтом, молибденом, титаном и другими элементами. Типичный пример — сплав железа с 17 — 19% Ni,…

Изменение свойств углеродистых сталей Закаленная углеродистая сталь характеризуется не только высокой твердостью, но и очень большой склонностью к хрупкому разрушению. Кроме того, при закалке возникают значительные остаточные напряжения. Поэтому закалку…

По температуре нагрева различают низкий, средний и высокий отпуск. Низкий отпуск на отпущенный мартенсит (120 — 250 °С) широко применяют после закалки инструментов, цементованных и цианированных изделий и после поверхностной…

Явление возврата после старения было открыто на дуралюмине. Если естественно состаренный дуралюмин нагреть до температуры примерно 250 °С, выдержать 20 — 60 с и быстро охладить, то его свойства возвращаются…

Структура закаленной стали метастабильна. При нагревании после закалки вследствие увеличивающейся подвижности атомов создаются условия для процессов, изменяющих структуру стали в направлении к более равновесному состоянию. Характер этих процессов определяется тремя…

Характер структурных изменений при отпуске углеродистых сталей зависит от температуры и продолжительности отпуска и содержания углерода в стали. С повышением содержания углерода в аустените возрастает пересыщенность α-раствора, снижается температура Мн,…

Образование цементита Fe3C со структурой, одинаковой или близкой к структуре цементита отожженной стали, происходит при температурах выше 250 °С, причем наиболее активно в интервале 300 — 400 °С. Цементит Fe3C…

Распад остаточного аустенита играет существенную роль в процессах отпуска высокоуглеродистых сталей, где он находится в значительном количестве (смотрите рисунок Влияние содержания углерода). Распад аустенита активно протекает в интервале температур примерно…

Источник

ОТПУСК И СТАРЕНИЕ

Для повышения пластичности, вязкости, снижения твердости и уменьшения внутренних напряжений металлические сплавы после закалки подвергаются нагреву. Температура нагрева лежит ниже температуры фазовых превращений и колеблется, как и время выдержки, в довольно широких пределах в зависимости от состава сплава и характера ожидаемой структуры. Такой нагрев для сталей называется отпуском. Отпуск – конечная операция, следующая за закалкой, его используют для уменьшения внутренних напряжений и получения более равновесной структуры. Стальные изделия в закаленном (неотпущенном состоянии) не применяют из-за хрупкости и малой пластичности.

Напряжения в закаленных изделиях снимаются тем полнее, чем выше температура отпуска и меньше скорость охлаждения. С повышением температуры отпуска твердость и прочность снижаются, а пластичность и ударная вязкость увеличиваются.

Поэтому в зависимости от условий эксплуатации и требуемых свойств применяют различные виды отпуска: низкий, средний, высокий (улучшенный).

Такому отпуску подвергаются детали машин, испытывающие в работе большие динамические и вибрационные нагрузки, так как сорбит отпуска обладает наиболее благоприятным комплексом механических свойств. Поэтому закалку с последующим высокотемпературным отпуском называют улучшением стали. Для сравнения в табл. 24 приведены значения механических свойств для хромистой стали (0,4 % углерода, 1 % хрома) в отожженном, нормализованном и улучшенном состояниях.

Прочностные и пластические характеристики стали, содержащей 0,4 % углерода и 1 % хрома, после различных видов термической обработки

Старением добиваются повышения прочности и твердости при снижении пластичности и вязкости (станины станков, основания мерительных приборов и т. д.).

Источник

Термообработка: закалка,
отпуск, нормализация, отжиг

Металлоизделия, используемые в любых отраслях хозяйства должны отвечать требованиям устойчивости к износу. Для этого используется воздействие высокими температурами, в результате чего усиливаются нужные эксплуатационные свойства. Этот процесс называется термической обработкой.

Термообработка представляет собой комплекс операций нагрева, охлаждения и выдержки металлических твердых сплавов для получения необходимых свойств благодаря изменению структуры и внутреннего строения. Термическая обработка применяется в качестве промежуточной операции для того, чтобы улучшить обрабатываемость резанием, давлением, либо в качестве окончательной операции технологического процесса, которая обеспечивает требуемый уровень свойств детали.

Различные методы закаливания применялись с давних пор: мастера погружали нагретую металлическую полоску в вино, в масло, в воду. Для охлаждения кузнецы порой применяли и достаточно интересные способы, например садились на коня и мчались, охлаждая изделие в воздухе.

По способу совершения термическая обработка бывает следующих видов:

-Термическая (нормализация, закалка, отпуск, отжиг, старение, криогенная обработка).

-Термо-механическая. Включает обработку высокими температурами в сочетании с механическим воздействием на сплав.

-Химико-термическая. Подразумевает термическую обработку металла с последующим обогащением поверхности изделия химическими элементами (углеродом, азотом, хромом и др.).

Основные вид ы термической обработки:

1. Закалка. Представляет собой вид термической обработки разных материалов (металлы, стекло), состоящий в нагреве их выше критической температуры с быстрым последующим охлаждением. Выполняется для получения неравновесных структур с повышенной скоростью охлаждения. Закалка может быть как с полиморфным превращением, так и без полиморфного превращения.

2. Отпуск – это технологический процесс, суть которого заключается в термической обработке закалённого на мартенсит металла либо сплава, основными процессами при котором являются распад мартенсита, рекристаллизация и полигонизация. Проводится с целью снятия внутренних напряжений, для придания материалу необходимых эксплуатационных и механических свойств.

4. Отжиг. Представляет собой операцию термической обработки, заключающуюся в нагреве стали, выдержке при данной температуре и последующем медленном охлаждении вместе с печью. В результате отжига образуется устойчивая структура, свободная от остаточных напряжений. Отжиг является одной из важнейших массовых операций термической обработки стали.

1) Снижение твердости и повышение пластичности для облегчения обработки металлов резанием;

2) Уменьшение внутреннего напряжения, возникающего после обработки давлением (ковка, штамповка), механической обработки и т. д.;

3) Снятие хрупкости и повышение сопротивляемости ударной вязкости;

4) Устранение структурной неоднородности состава материала, возникающей при затвердевании отливки в результате ликвации.

Для цветных сплавов (алюминиевые, медные, титановые) также широко применяется термическая обработка. Цветные сплавы подвергают как разупрочняющей, так и упрочняющей термической обработке, в зависимости от необходимых свойств и области применения.

Термическая обработка металлов и сплавов является основным технологическим процессом в чёрной и цветной металлургии. На данный момент в распоряжении технических специалистов множество методов термообработки, позволяющих добиться нужных свойств каждого вида обрабатываемых сплавов. Для каждого металла свойственна своя критическая температура, а это значит, что термообработка должна производиться с учётом структурных и физико-химических особенностей вещества. В конечном итоге это позволит не только достичь нужных результатов, но и в значительной степени рационализировать производственные процессы.

Источник