Термомеханическая обработка стали

Термомеханической обработкой называется процесс, при кото­ром термическая обработка совмещается с обработкой давлением.

ТМО позволяет получить у стали более высокие прочностные и вязкостно-пластические свойства, чем после обычной закалки и низкого отпуска. Положительный дополнительный эффект при ТМО объясняется предварительным наклепом аустенита во вре­мя пластической деформации. Последствия этого наклепа пере­даются мартенситу в виде дополнительных, возникших при на­клепе дислокаций, которые, складываясь с дислокациями, возни­кающими при последующем мартенситном превращении, созда­ют более плотную (до 10¹³ см^-2) дислокационную структуру.

Поскольку формирование дислокаций первого и второго поко­лений происходит разновременно, такая высокая плотность дисло­каций не порождает возникновения трещин при закалке. Обра­зовавшийся таким путем мартенсит из-за повышенной плотности дислокаций приобретает благоприятное напряженно-деформирован­ное состояние, обеспечивающее ему при последующем низком от­пуске более скоротечный начальный этап распада. Образующийся к концу упомя­нутого этапа мартенсит отпуска имеет бо­лее высокую, чем обычно, плотность дис­локаций при меньшем уровне остаточ­ных напряжений. Такие особенности внутреннего строения прошедшей ТМО стали обеспечивают ей, с одной стороны, более высокую прочность, а с другой — повышенные значения пластичности и вязкости.

Применяя ТМО, можно повысить у ста­ли σ_в до 3000 МПа при δ = 8 %, в то вре­мя как при обычной закалке и низком отпуске эти показатели составляют соответственно около 2000 МПа и 3-4 %.

I - ВТМО; II - НТМО

Рисунок 8.14 – Диаграмма ТМО

Существуют две разновидности ТМО (рисунок 9.14): высокотемпера­турная — ВТМО, низкотемпературная — НТМО. При ВТМО аустенит деформируют при температуре несколько выше А_с3 до степени деформации 20-30 %. При НТМО производится деформация переох­лажденного до 400-600 °С аустенита. Степень деформации 75-90 %.

Более предпочтительна ВТМО. При ней, в дополнение к сказан­ному, сталь приобретает более высокие значения вязкости разру­шения К_1с (трещиностойкости), работы распространения трещины КСТ и сопротивления усталости при пониженной критической тем­пературе, хрупкости t₅₀ и меньшей чувствительности к концентра­торам напряжений.