4. Термомеханічна обробка (тмо)

Термомеханічна обробка (ТМО) відноситься до комбінованих методів, при яких суміщається термічна обробка і пластична деформація. Призначена для зміни структурної будови і механічних властивостей сплавів, а саме підвищення міцності, межі текучості, пластичності.

Відомо, що існують два шляхи підвищення міцності створення бездислокаційних кристалів або, навпаки, суттєве підвищення щільності дислокацій. Найбільші можливості створює другий шлях, пов'язаний з підвищенням щільності дислокації, вакансій, дефектів упаковки. Дефекти кристалічної будови, в свою чергу, суттєво впливають на деформування структури під час фазових перетворень. В цьому напрямку радикальним способом впливу на дислокаційну структуру є гаряча пластична деформація. Суттєвою особливістю ТМО є те, що операції пластичної деформації і термічної обробки можуть бути суміщені або рознесені в часі, наприклад, виконуватись з розривом в декілька діб. Стосовно сталей, які гартуються на мартенсит, відрізняють низькотемпературну термомеханічну обробку (НТМО) і високотемпературну термомеханічну (ВТМО).

Високотемпературна термомеханічна обробка (ВТМО) відрізняється тим, що деформування аустеніту на 20-30% проводиться в області його термодинамічно стабільного стану при температурі вшце Ас₃ (рис. 5.6, графік - 1). Після деформування проводять гартування на мартенсит і низький відпуск. Головна мета ВТМО – підвищення механічних властивостей сталі.

Оброблювати за допомогою ВТМО можливо вуглецеві, середньо- і низьколеговані сталі. При цьому основні механічні властивості після ВТМО досягають дуже високих показників :σ_тч =2200 - 600 МПа; σ_0,2 = 1900-2200 МПа; δ=7-8%; ψ=25-40%.

При високих значеннях міцності забезпечуються високі характеристики в'язкості руйнування, тобто, опору розповсюд­женню тріщин.

При таких же значеннях міцності вуглецеві сталі після звичайного гартування і низького відпуску мають значно нижчий опір розповсюдженню тріщин.

Рисунок 5.6 – Графік режиму проведення: 1 – ВТМО; 2 – НТМО

Низькотемпературна термомеханічна обробка складається із операцій деформування аустеніту в області його підвищеної стійкості, але обов'язково нижче температури початку рекристалізації з подальшим охолодженням і фазовим перетворенням на мартенсит і низьким відпуском (рис. 5.6, графік 2) Цей процес отримав назву аусформінг, оскільки деформуванню підлягає аустеніт. Причиною зміцнення сталі при НТМО є успадковування мартенситом дислокаційної структури деформованого аустеніту.

Аустеніт при температурах нижчих температури рекристалізації, але вище М_п , можливо деформувати в значній ступені . Деформування при НТМО проводять в температурній області відносної стійкості аустеніту (~400...600°С). Ступінь деформації не менше 50% і може досягти 75-95%. Зразу після деформування проводиться гартування і низький відпуск. При цьому тимчасовий опір конструкційних легованих сталей зростає до 2800-3000 МПа при δ = 5-7%. Застосовується НТМО тільки для легованих сталей, які мають підвищену стійкість переохолодженого аустеніту.

Недоліки НТМО є те, що для його проведення необхідно досить потужне обладнання, оскільки опір деформування при таких температурах дуже високий. Зміцнені сталі після НТМО мають невисокий опір крихкому руйнуванню.