Применение керметов при обработке сталиПредварительная термомеханическая обработка (ПТМО) — это обработка, при которой холодная пластическая деформация предшествует термической обработке и может быть отделена от последней любым промежутком времени. Последнее обстоятельство определяет высокую технологичность ПТМО при производстве деталей из холоднодеформированных металлургических полуфабрикатов. Упрочнение при ПТМО складывается из упрочнения при наклепе и при последующей термообработке, режимы которой следует выбирать так, чтобы максимально сохранить изменения, вызванные холодным наклепом. ПТМО широко применяют при производстве полуфабрикатов из алюминиевых сплавов. Специализированного оборудования для ее осуществления не требуется, однако продолжительный нагрев под закалку может полностью снять эффект упрочнения. ПТМО с применением кратковременного нагрева под закалку ТВЧ оказывается эффективным способом упрочнения холоднокатаных листов и тонкостенных труб.

Высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО) заключается в деформации материала в нагретом под закалку состоянии (для стали — состояние стабильного аустенита) с последующим закалочным охлаждением. При пластической деформации аустенита возникает наклеп, обуславливающий повышенную плотность дислокаций с соответствующим их распределением. Последующая закалка фиксирует те структурные изменения, которые возникли в аустениг в процессе деформаций. Полученное упрочнение превышает обычную закалку, однако чувствительно к режимам процесса, которые должна обеспечивать степень деформации 30-70%, определенный температурный диапазон деформации, проведение закалки 8-10 с. после наклепа. ВМТО позволяет уменьшать расход металла при производстве массовых видов проката, уменьшать сечения проката, сократить количество запасных частей (в связи с увеличением долговечности) заменить легированные стали на углеродистые.

Так, ВТМО с целью улучшения свойств рессорной стали заключается в прокате полосы на сортопрокатном стане при температур< порядка 950 °С с обжатием 70%. Изготовленные из полосы рессора автомобилей показали повышенную долговечность (на 25%) и надежность. ВТМО находит применение в производстве пруткового материала, сортового проката из стали 65Г, XI8HIOT, 60С2, ЗОХГСНА, 9Х которые используют для изготовления бурового инструмента (стой кость увеличивается в 6-12 раз), торсионов (долговечность возрастаем в 5 раз), валков прокатных станов (стойкость в эксплуатации увеличивается в 3,5 раза).
Результаты испытаний упрочнения ВТМО нефтенасосных штанг из стали 40 свидетельствуют о том, что они имеют в среднем такие же показатели долговечности, как и штанги из стали 20НМ, легировав ной дефицитными никелем и молибденом.

Низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО) представляет собой совмещение ступенчатой закалки с деформацией аустенита при изотермической выдержке при температуре выше темпера туры мартенситного превращения. Процесс этот многостадийный и предусматривает: нагрев до аустенитного состояния, выдержку при этой температуре; охлаждение до температуры максимальной устойчивости аустенита, выдержку при этой температуре; деформацию; охлаждение и заключительный отпуск. Области распространения НТМО для упрочнения сталей уже, чем, скажем, ВТМО. Однако эффект упрочнения при НТМО выше.

Существуют другие схемы ТМ: изотермические, комбинированные и другие, которые связаны с получением структур, обеспечивающих более высокую вязкость стали, стабильность структуры при меньшей прочности на разрыв.

Комбинированная термомеханическая обработка (КТМО) является сочетанием ВТМО и НТМО. При данном методе обработки реализуется создание дислокационной структуры в аустените при деформации в районе температур выше температуры рекристаллизации, благоприятствующей повышению пластических свойств, и ниже температуры рекристаллизации — повышение плотности дислокаций, с чем связано улучшение прочностных характеристик.

Упрочняющая и стабилизирующая механотермическая обработка заключается в деформации материала (в основном растяжением) на небольшую величину (степень деформации 5-10%) при нормальной или повышенной температуре с последующим отжигом (отпуском) при температуре начала рекристаллизации. МТ относительно мало влияет на характеристики кратковременной прочности (предел прочности, предел текучести), однако резко повышает жаропрочность сплавов, предел упругости, оказывает стабилизирующее воздействие (сохранение размеров, механических свойств во времени) за счет создания в упрочняемом объеме развитой субзеренной структуры, называемой полигонизованной.
Дробная механотермическая обработка (ДМТО) отличается от МТ тем, что предварительная деформация при повышенной температуре сообщается не за один раз, а за несколько циклов, с промежуточными полигонизационными отжигами при температуре деформирования. ДМТО, как и МТ, существенно повышает характеристики жаропропрочности при относительно небольшом увеличении статической прочности.

Многократная механотермическая обработка (ММТО) сходна с ДМТО и заключается в последовательном многократном деформировании металла (на полную длину площадки текучести), чередующимся с искусственным старением. Такая обработка за 4-5 циклов создает в металле стабилизированную структуру высокой плотности дислокаций и в отличие от других схем механотермической обработки позволяет значительно (в 1,5-2 раза) повысить статическую прочность и жаропрочность при сохранении удовлетворительной пластичности.

На рисунке 3.87 показаны рассмотренные выше схемы механотермической обработки, сочетающей пластическое деформирование (ломаная линия) и термическую обработку (сплошная линия), штрих- пунктиром показана часть диаграммы железо — углерод и изотермы мартенситного превращения.

Рис. 3.87. Классификация видов термомеханической обработки:
I — деформация до термической обработки; II — деформация в процессе термической обработки; III — деформация после термической обработки