Метод термической обработки высокотемпературного отпуска после закалки называется закалкой и отпуском. Под высокотемпературным отпуском подразумевается отпуск при температуре 500-650 ℃. Закалка и отпуск могут значительно изменить свойства стали, улучшить её прочность, пластичность и вязкость.
Закалённый сорбит получают после закалки и отпуска. Закаленный сорбит представляет собой мартенсит, образующийся при отпуске. Его можно отличить после увеличения более чем в 500–600 раз под оптическим металлографическим микроскопом. Это композиционная структура с частицами карбидов (в том числе цементита), распределенными в ферритной матрице. Это также отпущенная структура мартенсита, смеси феррита и зернистого карбида. В это время феррит почти не имеет пересыщения углеродом, а карбид также является стабильным.
К закалённой и отпущенной стали относятся углеродистая закалённая и отпущенная сталь, а также легированная закалённая и отпущенная сталь. Будь то углеродистая или легированная сталь, содержание углерода в ней строго контролируется. Если содержание углерода слишком велико, прочность закалённой и отпущенной заготовки высока, но ударная вязкость недостаточна. Если содержание углерода слишком низкое, ударная вязкость повышается, а прочность недостаточна. Чтобы получить хорошие комплексные характеристики закаленных и отпущенных деталей, содержание углерода обычно контролируется на уровне 0,30–0,50%.
Во время закалки и отпуска необходимо закаливать все сечение заготовки для получения микроструктуры, в которой преобладает тонкоигольчатый закаленный мартенсит. Микроструктура однородно отпущенного сорбита получена высокотемпературным отпуском. Твердость после закалки должна достигать закалочной твердости материала, а твердость после отпуска должна быть проверена в соответствии с требованиями чертежа.
Закалка и отпуск стали 45
Сталь 45 — это среднеуглеродистая конструкционная сталь с хорошей обрабатываемостью в холодном и горячем состоянии, хорошими механическими свойствами, низкой ценой и широким ассортиментом, поэтому она широко используется. Самый большой её недостаток заключается в том, что не следует использовать заготовки с низкой прокаливаемостью, большим размером сечения и высокими требованиями.
Температура закалки стали 45 составляет A3+(30~50)℃. В реальной эксплуатации обычно принимается верхний предел. Более высокая температура закалки может ускорить нагрев заготовки, уменьшить окисление поверхности и повысить эффективность работы. Для гомогенизации аустенита заготовки требуется достаточное время выдержки. Если фактическая сумма нагрева велика, необходимо соответствующим образом продлить время удержания. В противном случае из-за неравномерного нагрева может возникнуть недостаточная твердость. Однако, если время выдержки слишком велико, также возникнут дефекты крупных зерен и окислительное обезуглероживание, что повлияет на качество закалки. Считается, что если загрузка печи превышает положения технологической документации, время нагрева и изоляции должно быть увеличено на 1/5.
Поскольку прокаливаемость стали 45 низка, следует использовать 10%-ный соляной раствор с высокой скоростью охлаждения. После того как заготовка залита водой, ее следует закалить, но не охлаждать. Если заготовку охладить в рассоле, она может треснуть. Это связано с тем, что при охлаждении заготовки примерно до 180 ℃ аустенит быстро превращается в мартенсит, вызывая чрезмерные структурные напряжения. Поэтому, когда закаленная заготовка быстро охлаждается до этой температурной зоны, следует использовать метод медленного охлаждения. Поскольку температуру воды на выходе трудно определить, ее необходимо определять опытным путем. Когда заготовка в воде перестанет шипеть, воду на выходе можно охладить воздухом (лучше масляное охлаждение).