5. Термомеханическая обработка

Термомеханическая обработка (ТМО) - это сочетание пластической деформации и термообработки, причем наклеп, возникший при деформации, влияет на фазовые превращения при термообработке.

Применяют 2 вида ТМО: высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО) и низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО).

5.1. Втмо сталей

При ВТМО сталь нагревают до аустенитного состояния, затем охлаждают в области высокотемпературной устойчивости аустенита, проводят горячую деформацию, затем сразу делают закалку и после неё низкий отпуск. Во время горячей деформации аустенита образующийся наклеп частично снимается за счет процессов динамической полигонизации.

Степень деформации выбирается такой, чтобы не допустить полного снятия наклепа за счет динамической рекристаллизации, т.е. после горячей деформации образуется полигонизованная структура аустенита с большим количеством малоугловых границ.

При закалке образуется мелкоигольчатая структура мартенсита, которая сохраняет повышенную плотность дефектов кристаллического строения аустенита. В результате после ВТМО удается повысить прочность стали на 20–30 % с сохранением вязкости по сравнению с обычной закалкой.

5.2. Нтмо сталей

При НТМО горячая деформация проводится в области низкотемпературной устойчивости аустенита. так как температура деформации невысокая, то практически весь наклеп сохраняется и наследуется в сталях после закалки. НТМО позволяет резко увеличить дефектность кристаллической решетки и за счет этого повысить прочность почти в 2 раза. Однако при этом снижается пластичность и вязкость приблизительно на 15–20 %. Проведение горячей деформации при низкой температуре требует очень мощного оборудования. Поэтому НТМО чаще применяют при прокатке листов, профилей или труб.

Для того чтобы проводить ТМО, необходимо иметь достаточный интервал устойчивости аустенита. Поэтому ТМО проводят, как правило, для легированных сталей.

6. Легированные стали

Легированными или специальными называют такие стали, которые в своем составе кроме углерода содержат еще дополнительные добавки, введенные с целью направленного изменения свойств стали. Такие добавки называются легирующими элементами (добавками). Основное отличие легирующих элементов от примесей заключается в том, что их количество определяется необходимой мерой изменения свойств стали, в то время как количество примесей определяет допустимую меру ухудшения свойств стали. Одни и те же элементы могут играть роль примесей или роль легирующих элементов, но примеси попадают в сталь случайно или с шихтой, в то время как легирующие элементы вводятся специально. К основным легирующим элементам относят Cr, Ni, Mo, V, Mn, Si, Al. Количество вводимых легирующих элементов может изменяться от долей процента до десятков процентов. Влияние легирующих элементов проявляется в изменении структуры и, соответственно, свойств стали.

6.1. Влияние легирующих элементов на полиморфное превращение в сталях

Большинство легирующих элементов, при введении их в сталь, изменяют температуру начала и конца полиморфных превращений.

Легирующие элементы первой группы отличаются тем, что они понижают точку А₃ и повышают точку А₄. В данную группу входят Ni, Mn, Pt. Вводимые легирующие элементы, которые понижают точку А₃ и одновременно повышают точку А₄, расширяя область существования аустенита, называют аустенизаторами. При содержании легирующих элементов больше С_кр, структура будет аустенитная, без полиморфных превращений (рис. 17).

Л егирующие элементы второй группы отличаются тем, что повышают точку А₃ и понижают точку А₄. В данную группу входят Si, Ti, V, Mo. Введение легирующих элементов повышает точку А₃ и одновременно понижает точку А₄. В этом случае происходит замыкание области существования аустенита и, при содержании легирующих элементов больше С_кр полиморфных превращений в стали не будет. Такие легирующие элементы, которые стабилизируют феррит, называются ферритизаторами.

Если в сталь вводят легирующие элементы с различным влиянием на полиморфные превращения, то окончательная струк­тура стали может быть различной, в зависимости от соотношения легирующих элементов и температурного воздействия, т.е. сталь может быть ферритной, аустенитной, а также ферритно-аусте­нитной.