9.5.Термохимическая обработка

Термохимическая обработка сочетает пластическую деформацию стали в аустенитном состоянии и последующую закалку. Пластическая деформация в этом случае оказывает непосредственное влияние на формирование структуры при фазовом превращении. Такое сочетание обработок позволяет повысить плотность и изменить характер распределения несовершенств кристаллического строения и обеспечить оптимальную структуру и свойства обрабатываемого сплава.

В промышленности используются различные схемы ТМО для стали. Наибольшее распространение получили два способа термомеханической обработки (рис.9.7).

Высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО).

Сталь деформируют в аустенитном состоянии при температурах выше точки А_С3 (рис.9.7). Степень деформации составляет 20-30%. После деформации- немедленно закалка (чтобы не произошла рекристаллизация аустенита) и последующий низкий отпуск. Главная цель- повышение механических свойств. При ВТМО мартенсит наследует сформировавшуюся при горячей деформации субструктуру перекристаллизованного аустенита. При ВТМО машиностроительных углеродистых, низко и среднелегированных сталей достигается следующий уровень механических свойств:

σ_в=220-260 кг/мм²,σ_0,2,=190-220кг/мм²,δ=7-8%, φ=26-40%.Таким образом при высокой прочности сохраняются хо­рошие пластические свойства. Степень горячей деформации не должна быть слишком большой, иначе развивается рекристаллизация аустенита, снижающая упрочнением (рис.84). Для каждой марки стали необходимо подбирать оптимальное сочетание температур, степени и скорости деформации, чтобы получить оптимальные свойства.

Низкотемпературная термомеханическая обработка.

При НТМО сталь деформируют в температурной зоне переохлажденного аустенита в области его относительной устойчивости (400-600°С). Температура деформации должна быть выше точки Мн, но ниже температуры рекристаллизации (рис. 9.7) .Степень деформации обычно 75-95%. Закалку осуществляют сразу после деформации, с последующим отпуском (100-300⁰С). Предел прочности повышается до 280-330 кг/мм² при δ=5-7% и в этом случае причина упрочнения- наследование мартенситом дислокационной структуры деформированного аустенита. Деформация аустенита происходит ниже температуры рекристаллизации возможны очень большие обжатия (при ВТМО это невозможно). Мартенсит наследует субструктуру деформированного аустенита, возникает очень высокая плотность дислокаций (до 10¹³ см ^-2 ) , закрепленных атомами углерода и карбидными частицами, что обуславливает максимальные значения прочности НТМО практически применимо только к легированным сталям, обладающим значительной устойчивостью переохлажденного аустенита. Внедрение НТМО в производство существенно затрудняется необходимостью использования очень мощного оборудования для обработки давлением (при низких температурах сопротивление деформированию очень высоко). После НТМО уменьшается сопротивление распространению трещины (сопротивление хрупкому разрушению), которое является важнейшей характеристикой конструкционного материала.