Термомеханическая обработка стали.

Одним из эффективных методов повышения механических свойств стали является термомеханическая обработка (ТМО), заключающаяся в совместном влиянии на свойства стали пластической деформации и ускоренного охлаждения (закалки). Существует два основных способа термомеханической обработки: высокотемпературная и низкотемпературная термохимическая обработка.

При высокотемпературнои термомеханической обработке (ВТМО) сталь подвергают пластической деформации (прокаткой, ковкой или штамповкой) при температуре выше температуры точки Аз (Рис. 9.9,а). После деформации сталь сразу же подвергают закалке и отпуску. Сочетание высокотемпературной деформации аустенита с последующей закалкой обеспечивают хорошую прочность, большую пластичность и вязкость стали при комнатной и пониженных температурах. Так, низколегиро­ванная сталь ЗОХГСА после прокатки с обжатием 25.. .30 % при температуре выше температуры точки Аз и последующей закалки с 800 °С имеет ударную вязкость при комнатной тем­пературе, равную 0,60.. .0,75 МДж/м², а после обычной закалки с 800 °С ударная вязкость не превышает 0,2 МДж/м². Особенно большое влияние ВТМО оказывает на свойства стали при низких температурах (например , в жидком азоте). Так, после обычной закалки та же сталь имела предел прочности 1300 МПа и относительное удлинение до 4%. После ВТМО временное сопротивление при низких температурах возросло до 1650 МПа, а относительное удлинение до 14.. .16 %.

Время Время

Рис. 9.9. Схемы термомеха­нической обработки стали

При низкотемпературной термомеханической обработке (НТМО) сталь подвергают пластической деформации при температуре ниже температуры рекристаллизации, но выше температуры начала мартенситного превращения, т.е. в области относительной устойчивости переохлаждённого аустенита (400-600^оС, рис. 9.9,б); при этом достаточно большое время инкубационного периода позволяет деформировать металл до начала превращения аустенита в (см. р и.с.9,4). После пластической деформации сталь сразу же подвергают закалке с последующим отпуском.

НТМО позволяет получить более высокий предел прочности стали при сохранении достаточной пластичности и вязкости. Так; если среднелегированную сталь (0,43 % С, 0,8 % Si, 1 % Сг, 3 % Ni, 1 % W) подвергнуть обычной закалке с 900 °С

и отпуску при 100 °С, то получаем временное сопротивление 1520 МПа и относительное удлинение 1 %. После НТМО этой стали (нагрев до 900 °С, быстрое охлаждение до 550 °С, после­дующая прокатка, закалка с 550 °С и отпуск при 100 °С) пре­дел прочности увеличился до 2750 МПа, а относительное удли­нение до 6 %.

Значительное повышение механических свойств стали при ТМО достигается благодаря тому, что пластическая деформа­ция аустенита сопровождается повышением плотности дислока­ции, а последующая закалка предотвращает протекание рекри­сталлизации. Мартенситная структура стали после ТМО явля­ется более дисперсной; прочность по границам зерен возрастает, что обеспечивает существенное повышение механических свойств стали и весьма выгодное сочетание ее прочностных и пластических характеристик.

Следовательно, повышая при ТМО механические свойства стальных изделий, можно при изготовлении из них машин и механизмов снизить массу, повысить их надежность и долговечность, получить значительный экономический эффект.