Что такое термоотпуск стали: суть, виды и применение в производстве

[locolizator]

Термоотпуск стали — это важный этап термообработки, который следует за закалкой. Он помогает снизить хрупкость, повысить вязкость и пластичность материала, сохранив при этом хорошую прочность. Зачем это нужно? Чтобы детали не трескались под нагрузкой и служили дольше.

В этой статье разберем, что такое отпуск стали, его виды и как он работает на практике. Вы поймете, почему без него закаленная сталь становится ненадежной, и узнаете, как выбрать правильный режим. Это поможет избежать типичных ошибок в производстве или ремонте.

Суть термоотпуска стали

Отпуск стали — это нагрев закаленного металла до определенной температуры ниже точки закалки, выдержка и последующее охлаждение. После закалки сталь становится очень твердой из-за образования мартенсита — нестабильной структуры, которая делает материал хрупким. При отпуске мартенсит распадается, углерод выходит из пересыщенного раствора, и сталь обретает баланс свойств.

Например, вала или шестерню после закалки просто не возьмешь на обработку — они крошатся. Отпуск снимает внутренние напряжения, возникшие при быстром охлаждении в воде или масле. Температура нагрева подбирается под задачу: от 150 до 680 °C. С ростом температуры прочность падает, но вязкость растет — это основное правило.

Вот ключевые изменения при отпуске:

• Распад мартенсита: Углерод диффундирует, образуются карбиды.
• Снижение твердости: На 10–50 HRC в зависимости от режима.
• Уменьшение напряжений: Деталь не деформируется со временем.
• Улучшение пластичности: Легче резать, шлифовать.

Свойство	До отпуска (закалка)	После отпуска
Твердость	Очень высокая (60+ HRC)	Средняя (40–55 HRC)
Хрупкость	Высокая	Низкая
Вязкость	Низкая	Высокая

Виды термоотпуска по температуре

Виды отпуска различают по температуре нагрева: низкий, средний и высокий. Каждый тип решает конкретные задачи. Низкий отпуск при 150–250 °C сохраняет твердость, но снимает хрупкость — идеально для режущих инструментов. Средний (350–450 °C) балансирует прочность и вязкость для пружин.

Высокий отпуск при 500–680 °C дает структуру сорбита отпуска — оптимальное сочетание свойств для ответственных деталей вроде втулок или зубчатых колес. Выбор зависит от стали: углеродистые охлаждают воздухом, легированные — маслом. Скорость охлаждения после отпуска не критична, если температура ниже фазовых превращений.

Основные виды отпуска:

1. Низкотемпературный (150–250 °C): Для износостойких поверхностей, выдержка 1–2 часа.
2. Среднетемпературный (350–450 °C): Пружины, рычаги — время выдержки 1–3 часа.
3. Высокотемпературный (500–680 °C): Улучшение, структура сорбит, охлаждение на воздухе.

Вид отпуска	Температура, °C	Структура	Применение
Низкий	150–250	Тропост мартенсита	Режущий инструмент
Средний	350–450	Троостит	Пружины
Высокий	500–680	Сорбит	Валы, шестерни

Процесс термоотпуска на практике

Процесс начинается сразу после закалки: деталь нагревают в печах камерного или шахтного типа до нужной температуры. Выдерживают 1–3 часа для равномерности, затем охлаждают постепенно — воздухом, маслом или в воде для легированных сталей. Контролируют по цвету окалины или пирометром: соломенный — 220 °C, синий — 600 °C.

На производстве это стандарт для углеродистых сталей 45, 40Х. Без отпуска детали трескаются от ударов, как стекло. Термическую обработку закалка + высокий отпуск называют улучшением — дает прочность 800–1000 МПа при хорошей вязкости. Проблемы возникают при перегреве: структура грубеет, свойства теряются.

Этапы процесса:

• Подготовка: Очистка после закалки.
• Нагрев: Равномерный, без перепадов.
• Выдержка: По толщине детали (1 ч/25 мм).
• Охлаждение: Контролируемое, без сквозняков.
• Проверка: Твердость, микроструктура.

Охлаждающая среда	Скорость	Для каких сталей
Воздух	Медленная	Углеродистые
Масло	Средняя	Легированные
Вода	Быстрая	Редко после отпуска

Почему отпуск — ключ к надежности стали

Комбинация закалки и отпуска стабилизирует свойства стали под нагрузками. Без этого хрупкость мартенсита приводит к поломкам, а отпуск регулирует баланс твердости и прочности. В машиностроении это норма для долгосрочной работы деталей.

Осталось место для нюансов: влияние легирующих элементов или отпуска цветных металлов. Стоит подумать, как сочетается отпуск с другими обработками вроде азотирования для поверхностной твердости.