Большая Советская энциклопедия
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 зафиксированного закалкой состояния других сплавов чаще называют старением (см. Старение металлов). Основное назначение О. достижение необходимых свойств стали, в особенности оптимального сочетания прочности, пластичности и ударной вязкости. С повышением температуры свойства стали изменяются постепенно, однако наблюдаются сравнительно узкие интервалы температур резкого их изменения. В соответствии с этими интервалами различают первое (100150° С), второе (250300° С) и третье (325400° С) превращения. При первом происходит уменьшение, при втором увеличение, при третьем значительное уменьшение объёма металла.
Большую роль в выяснении сущности процессов О. сыграли рентгеноструктурные исследования Г. В. Курдюмова, показавшие, что первое и третье превращения связаны с распадом мартенсита, а второе остаточного аустенита. Распад мартенсита в процессе О. при 100150° С имеет двухфазный характер; наряду с твёрдым раствором исходной концентрации появляется раствор, содержащий 0,250,3% углерода. При О. в интервале температур до 200300° С из твёрдого раствора выделяется низкотемпературный карбид железа, а при более высоких температурах цементит. Традиционная классификация превращений при О. имеет относительную ценность. В низкоуглеродистых сталях (до 0,2% углерода) отсутствует первое превращение. Легирование Cr, Mo, W, V, Со, Si сдвигает второе превращение при О. к более высоким температурам. В сталях, легированных Mo, W, V, при О. в интервале температур 450550° С наблюдается выделение частиц карбидов этих элементов в дисперсной форме, что вызывает так называемое вторичное твердение. В конечном счёте высокий О. приводит к превращению структуры стали в феррито-карбидную смесь.
Процессы, происходящие в закалённой стали при вылёживании и нагреве, на основании современных экспериментальных данных представляются следующим образом: перераспределение атомов углерода в мартенсите сток некоторой части атомов углерода к дислокациям и к границам мартенситных кристаллов, перемещения их в порах кристаллической решётки; распад мартенсита с образованием выделений той или иной карбидной фазы в зависимости от температуры О., легирования, реальной структуры кристаллов мартенсита; релаксация внутренних микронапряжений в результате микропластической деформации; превращения остаточного аустенита в зависимости от легирования и температурного интервала бейнитное и перлитное; превращение остаточного аустенита при охлаждении после О. (вторичная закалка).
С повышением температуры О. твёрдость и прочность понижаются, пластичность и ударная вязкость повышаются; понижается критическая температура хладноломкости (Ткр). При О. до 300° С повышается сопротивление малым пластическим деформациям. При О. в интервалах температур 300400° С и 500600° С, особенно в легированных сталях, наблюдается падение ударной вязкости и повышение Ткр явления необратимой и обратимой отпускной хрупкости. Быстрое охлаждение после О. при 600650° С и легирование Mo, W подавляют обратимую хрупкость. Низкий О. (120250° С) главным образом уменьшает склонность к хрупкому разрушению и используется при термообработке инструментальных, цементуемых и высокопрочных конструкционных сталей, О. при 300400° С применяется при термообработке пружин и рессор, высокий О. (450650° С) при термообработке деталей машин, испытывающих динамические и вибрационные нагрузки.
Лит.: Курдюмов Г. В., Явления закалки и отпуска стали, М., 1960; его же, О кристаллической структуре закаленной стали, в сборнике: Проблемы металловедения и физики металлов, сб. 9, М., 1968; Гуляев А. П., Термическая обработка стали, 2 изд., М., 1960.
Р. И. Энтин.
Энциклопедический словарь
ОТПУСК (металлов)
О́ТПУСК 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 МАТЕРИАЛОВ), заключается в низкотемпературном нагреве закаленных материалов с целью изменения фазового состояния, структуры и свойств материала и приближения к равновесному состоянию. Основные параметры процесса — температура нагрева и время выдержки, а в некоторых случаях и скорость охлаждения (для предотвращения отпускной хрупкости).
В углеродистой стали при отпуске происходит распад фазы, зафиксированной закалкой, то есть мартенсита(см. МАРТЕНСИТ), с выделением из нее углерода в виде карбидных частиц. В сталях мартенсит является пересыщенным раствором, и сущность структурных изменений при отпуске та же, что и при старении, — распад термодинамически неустойчивого пересыщенного раствора. Отличие отпуска от старения обусловлено особенностями субструктуры мартенсита, а также поведением углерода в мартенсите закаленной стали. Основное назначение отпуска — достижение необходимых свойств стали, в особенности оптимального сочетания прочности, пластичности и ударной вязкости.
Отпуск сталей, как правило, приводит к снижению твердости и прочности с одновременным ростом пластичности и ударной вязкости. Отпуск безуглеродистых железных сплавов, закаленных на мартенсит, может приводить к сильному дисперсионному твердению из-за выделения из пересыщенного раствора дисперсных частиц интерметаллических соединений. Причина упрочнения при этом та же, что и при старении.
Отпуск закаленных деталей, изготовленных из сталей, производится с целью уменьшения их хрупкости и снятия внутренних напряжений. В зависимости от температуры нагрева различают низкий (при температуре 150—250°С), средний (300—500°С) и высокий (500—600°С) отпуск. Низкий отпуск применяют главным образом при обработке измерительного и режущего инструмента. В результате такой обработки материал, теряя хрупкость, сохраняет высокую твердость и, кроме того, в нем значительно снижаются внутренние напряжения, возникающие при закалке. Средний отпуск применяют в тех случаях, когда хотят придать детали пружинящие свойства и достаточно высокую прочность при средней твердости. Высокому отпуску подвергают детали, у которых необходимо полностью снять все внутренние напряжения.