Термомеханическая обработка

Термомеханическая обработка (ТМО) представляет собой процесс обработки изделий (или заготовок) из металлических сплавов, сочетающий деформационное и тепловое воздействие.

В процессе термомеханической обработки вначале производится пластическое деформирование, вызывающее наклеп, а затем термическое упрочнение деформированного металла. ТМО подразделяется на высокотемпературную и низкотемпературную термомеханическую обработку (ВТМО и НТМО).

При ВТМО пластической деформации подвергается устойчивый аустенит при температурах выше Ас3. Из-за последующего быстрого охлаждения со скоростью больше критической рекристаллизационные процессы пройти полностью не успевают, т.е. зерно сохраняет малые размеры. Поэтому в результате охлаждения при ВТМО ниже Мн со скоростью большей, чем критическая, образуется мелкопластинчатый мартенсит. Большим преимуществом ВТМО является существенное повышение не только прочности, но и пластичности, и ударной вязкости. Все эти свойства заметно выше, чем после обычной закалки. Очень важным является и то, что упрочнение, возникающее после ВТМО, наследуется при повторной термической обработке. Это значительно расширяет ее технологические возможности. Высокотемпературной обработке подвергают конструкционные углеродистые и легированные стали. Стальные заготовки после ВТМО отпускают при 500...600 °С для снижения твердости и в целях облегчения механической обработки. Полученные изделия вновь подвергают традиционной термической обработке, получая практически тот же результат, что и после первоначальной ВТМО. В результате ВТМО достигается прочность конструкционных сталей 2200...2600 МПа при высокой пластичности и ударной вязкости. Оптимальная степень деформации – примерно 40%.

При низкотемпературной обработке пластическому деформированию подвергается переохлажденный аустенит. Обработка включает: нагрев выше Ас3; быстрое охлаждение (vOXJI > о ) в область температур повышенной устойчивости́ переохлажденного аустенита, расположенной ниже температуры рекристаллизации, но выше точки Мн; пластическое деформирование (холодное) при этих температурах; дальнейшее охлаждение, при котором протекает мартенситное превращение. Деформирование осуществляется при больших степенях обжатия (не менее 50%). Поскольку рекристаллизация пройти не успевает, то мартенсит наследует мелкозернистую структуру наклепанного аустенита. В результате достигается значительное повышение прочности по сравнению с ВТМО, но отмечаются более низкие пластичность и ударная вязкость. В результате НТМО удается повысить прочность конструкционных сталей до 2800...3500 МПа, однако пластичность при этом значительно снижается. Упрочнение тем эффективнее, чем больше степень пластической деформации. Свойства, приобретенные в результате НТМО, являются окончательными. Механическая обработка весьма затруднена, поэтому НТМО применяется для деталей простой формы.

Недостатки НТМО:

– практически ее можно применять только для легированных сталей, обладающих значительной устойчивостью переохлажденного аустенита;

– для обеспечения необходимой высокой степени деформации требуется мощное оборудование;

– невозможность получения деталей сложного профиля.

В промышленности ВТМО и НТМО применяются для улучшения механических свойств не только сталей, но также цветных и аустенитных сплавов.