2.6. Термомеханическая обработка сталей
Термомеханическая обработка сталей– это технологическая операция, при которой совмещается пластическая деформация аустенита и термическая обработка (закалка).
ТМО применяется для получения комплекса механических свойств, отличающихся от тех, которые получаются в результате закалки и отпуска, – повышенная прочность в сочетании с повышенной пластичностью.
-
а
б
Рис. 2.31. Схема термомеханической обработки сталей:
а – ВТМО; б – НТМО; заштрихованная зона – интервал температур
Рекристаллизации
Применяется для углеродистых и легированных сталей: на металлургических заводах полуфабрикаты с последующим изготовлением деталей из упрочненных заготовок; на машиностроительных заводах – детали непосредственно в процессе их изготовления.
Виды ТМО сталей различаются в зависимости от температуры деформации: низкотемпературная (НТМО) и высокотемпературная (ВТМО) (рис.2.31). В качестве способов деформирования наиболее широкое применение получили прокатка, штамповка и ковка.
При НТМО температура деформации находится ниже температуры рекристаллизации и, как правило, составляет 400 - 600ºС. НТМО обеспечивает наиболее высокий уровень прочности (σв = 2800 МПа), однако как технологическая операция она имеет ряд недостатков: необходимость применения мощного оборудования для деформации в области сравнительно низких температур; пониженные значения пластичности и вязкости и др.
ВТМО имеет более широкое применение в производстве. Аустенит деформируют при температуре выше температуры рекристаллизации и выше температуры Ас3. Это позволяет использовать ВТМО не только для легированных, но и углеродистых сталей. Заключительной операцией является низкий отпуск (100 - 200ºС).
Структура деформированного аустенита при закалке наследуется образующимся мартенситом, что приводит к получению благоприятного комплекса механических свойств:
1. Прирост временного сопротивления разрыву по сравнению с термообработкой «закалка + отпуск» составляет 200 - 500 МПа при сохранении или увеличении в 1,5 - 2 раза пластичности, ударной вязкости и др. Максимальный уровень прочности может достигать 2400 МПа.
2. Повышается предел выносливости.
3. Снижается порог хладноломкости.
4. Снижается чувствительность сталей к надрезу.
Таким образом, ТМО позволяет достигнуть более высоких показателей прочности и надежности по сравнению с обычной закалкой и отпуском.
Примечательно и то, что структура, сформировавшаяся при ВТМО, обладает значительной стабильностью и может сохраняться при повторной термической обработке. Высокотемпературная термомеханическая обработка применяется при производстве рессор, труб, сортового проката, буровых штанг и др.
2.7. Поверхностная обработка сталей и сплавов
Поверхностную обработку сталей и сплавов проводят с целью обеспечения таких свойств, как повышенная твердость, износостойкость, контактная выносливость, усталостная прочность, коррозионная стойкость и жаростойкость. Поверхностная обработка может быть проведена двумя путями:
– с изменением химического состава поверхностного слоя химико-термическая обработка, нанесение покрытий, лазерное легирование;
– без изменения химического состава поверхностного слоя: поверхностная закалка, поверхностное пластическое деформирование (ППД), лазерная обработка (без легирования, электроискровая обработка и др.).