Термомеханическая обработка. 
Материаловедение и технология материалов

Термомеханическая обработка (ТМО) состоит в совмещении пластической деформации нагретого металла с последующей обычной термической обработкой. Преимущество ТМО, но сравнению с обычной термической обработкой заключается в том, что с повышением прочности не происходит резкого снижения пластичности и вязкости металла. Так, например, для стали, прошедшей ТМО, ударная вязкость превосходит в 1,5—2 раза ударную вязкость той же стали после закалки с низким отпуском.

В зависимости от температуры, при которой металл пластически деформируют, различают высокотемпературную (ВТМО) и низкотемпературную (НТМО) термомеханическую обработку. Рассмотрим режимы этих видов ТМО для сталей.

ВТМО состоит в деформировании стали, предварительно разогретой до аустенитного состояния, при температуре выше температуры рекристаллизации (выше критических точек A j и A_:i (рис. 6.19)). Затем проводят закалку и низкий отпуск. Величина пластической деформации составляет 20—30%. ВТМО особенно эффективна для сталей, у которых происходит мартенситное превращение.

ПТМО состоит в деформировании аустенита при температуре ниже температуры рекристаллизации (ниже критических точек Л) и А₃) с последующими закалкой и низким отпуском. При НТМО деформируют переохлажденный аустенит (при 450—500°С) до деформации 75—90%, что позволяет получить более высокие показатели твердости и прочности.

При обоих рассмотренных видах ТМО превращения в сталях происходят после пластической деформации. В процессе пластической деформации аустенита происходит дробление его блоков и зерен, увеличивается плотность дислокаций. А после закалки деформированного аустенита образуются более мелкие пластинки мартенсита, что благоприятно сказывается на вязкости стали.

Рис. 6.19. Схема проведения ВТМО и НТМО.

Таким образом, последствия предварительного наклепа аустенита передаются мартенситу в виде дополнительных дислокаций, которые, складываясь с дислокациями, возникающими при мартенситном превращении, создают более плотную дислокационную структуру. Однако в этом случае более высокая плотность дислокаций нс приводит к возникновению трещин при закалке благодаря поэтапному формированию дислокационной структуры. Л при последующем низком отпуске ускоряется начальный этап распада мартенсита, что снижает уровень остаточных напряжений.

Экспериментально подтверждено, что сталь после ТМО помимо высокой прочности приобретает целый комплекс улучшенных показателей механических свойств: грещиностойкости, выносливости, критической температуры хрупкости и др.

ТМО обладает эффектом наследственности, заключающимся в том, что при проведении обычной термической обработки сталь, предварительно прошедшая ТМО, сохраняет свои улучшенные приобретенные свойства.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Какие превращения происходят в стали при нагреве и охлаждении в области критических точек?
• 2. Как выглядит диаграмма изотермического распада аустенита?
• 3. Почему при увеличении скорости охлаждения аустенита возрастает твердость продуктов его распада?
• 4. Что такое сорбит, троостит, бей пит?
• 5. Что такое мартенсит, и как происходит мартенситное превращение?
• 6. Дайте определение отжига и нормализации.
• 7. Что такое закалка и отпуск стали, и какова их цель?
• 8. Как влияет температура отпуска на структуру и механические свойства стали?
• 9. Что такое прокаливаемость стали, и как ее можно оцепить?
• 10. В чем состоит химико-термическая обработка стали?
• 11. Какие виды термомеханической обработки вы знаете?