ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА

В табл. сопоставлены свойства типичной
среднеуглеродистой маш.-строит, легированной стали после ВТМО и НТМО. ТМО
приводит к повышению усталостных характеристик; особенно велик прирост
времени до разрушения в зоне огранич. выносливости после ВТМО. В .результате
этой обработки повышается

ударная выносливость стали, снижается
порог хладноломкости и практически ликвидируется опасная склонность к хрупкости
при отпуске (чего не наблюдается после НТМО). Развитие технологии
ВТМО привело к созданию новой схемы <- ВТМизО, в которой высокотемпературная
деформация сочетается с изотермическим превращением. Изделия (в частности,
рессоры), обработанные по этой схеме, характеризуются повышенными
служебными характеристиками. В большем или меньшем объёме применяются все
схемы термомеханич. упрочнения, приведённые на рисунке. Выбор схемы проводится
с учётом природы и назначения металлич. сплава и конкретного изделия. Эффективность
конкретного способа термомеханич. упрочнения оценивается по комплексу механич.
свойств. В инженерном смысле под повышением прочности понимают повышение
сопротивления деформации и сопротивления разрушению в различных напряжённых
состояниях, в т. ч. и таком, к-рое может вызвать образование хрупкой трещины
и преждевременное разрушение. Поэтому наряду с традиц. испытаниями на растяжение,
удар, усталость совр. высокопрочные, в т. ч. термомеханически упрочнённые,
стали должны оцениваться по критериям механики разрушения, <с определением
энергоёмкости процесса развития трещины и др. аналогичных параметров.

Понимание физ. сущности упрочнения
в результате ТМО оказалось возможным лишь после того, как стали проясняться
осн. закономерности структурных изменений при горячей деформации. Старое
представление о том, что горячая деформация всегда сопровождается рекристаллизацией,
оказалось неверным.

При ТМО проводится немедленное и
резкое охлаждение после завершения горячей деформации, и конечная структура
упрочнённой стали наследует тонкое строение горячедеформированного аустенита.
В зависимости от условий деформирования, определяемых величиной напряжения,
темп-рой и скоростью деформации, структура аустенита по окончании горячей
деформации сильно различается. Она может отвечать: а) состоянию
горячего наклёпа с неупорядоченным распределением дислокаций, когда при
последующей закалке прочность повышается и одновременно снижается сопротивление
хрупкому разрушению; б) формированию субструктуры в результате динамич.
возврата <и особенно чёткого и устойчивого субзёренного строения
в результате динамич. полигонизации <- закалка в этом случае приведёт
к оптим. сочетанию высоких значений прочности и сопротивления хрупкому
разрушению; в) состоянию динамич. рекристаллизации, когда в одних
объёмах еще сохранена повышенная плотность дислокаций, а в других она резко
понижена <- закалка в этом случае может привести к получению комплекса
повышенных механич. свойств, однако значения их в связи с неоднородностью
и нестабильностью тонкого строения будут неустойчивы. Следовательно,
режимы горячей деформации металлич. сплавов при осуществлении ТМО необходимо
выбирать с таким расчётом, чтобы получить развитую и устойчивую субструктуру
в результате динамич. полигонизации. При последующей закалке благодаря
сдвиговому характеру <мартеиситного превращения субструктура
деформированного аустенита, сформированная на стадии динамич. полигонизации,
наследуется образующимся мартенситом. Если, напр., осуществляется др. схема
ТМО, а именно ВТМизО (рис.), то благодаря сдвиговому характеру превращения
при образовании бейнита< последний также наследует субструктуру
горячедеформированного аустенита. Во всех случаях присутствие в
конечных фазах (мартенсите и др.) этой устойчивой субструктуры определяет
высокую дисперсность и мозаичность этих фаз, а также тонкое распределение
примесей в них <- это и приводит к повышению всех механич. свойств,
характеризуемому одновременным возрастанием сопротивления пластич. деформации
и сопротивления разрушению. Это наблюдается не только при "прямой" ТМО,
но и при последующей после ТМО термич. обработке. Открытое в СССР и широко
используемое в отечественной и зарубежной практике явление "наследования"
термомеханич. упрочнения базируется на том, что созданная при горячей деформации
совершенная и устойчивая субструктура оказывается устойчивой при последующей
перекристаллизации. В условиях повторной термич. обработки после ТМО перекристаллизация
протекает по сдвиговому механизму, что определяет сохранение субструктуры
и, следовательно, комплекса высоких механич. свойств, созданного при "прямой"
ТМО. Развитие идей "наследования термомеханич. упрочнения позволило создать
новую схему -предварительную термомеханич. обработку (ПТМО), нашедшую применение
в СССР и США, а также объяснить высокий уровень свойств в результате патентирования,
являющегося, по существу, разновидностью ТМО.

Применительно к дисперсионно-твердеющим
сплавам ТМО в промышленности осуществляют по следующим технологич. схемам:
а) нагрев до темп-ры закалки, деформация, немедленная закалка, старение
(ВТМО); б) закалка, деформация, старение (НТМО). Первая
схема сравнительно легко осуществима, но имеет недостаток - опасность сильного
развития рекристаллизации в связи с высокой темп-рой деформации, проводимой
при темп-ре закалки. Она широко используется в производстве прессованных
изделий из мн. алюминиевых сплавов, в к-рых небольшие добавки Мп,
Сг и др. затрудняют рекристаллизацию. При осуществлении второй схемы
могут возникать трудности, связанные с высоким сопротивлением деформации
твёрдого раствора при комнатной темп-ре. Эта схема имеет ряд преимуществ:
происходит старение с образованием весьма дисперсных фаз уже при холодной
(или тёплой) деформации, создаётся более равномерное распределение
выделений упрочняющих фаз, образующихся на дислокациях по всему объёму
зёрен. Вторая схема TM О успешно используется для повышения прочности стареющих
медных и алюминиевых сплавов.

Лит.: Бернштейн М. Л., Термомеханическая
обработка металлов и сплавов, т. 1-2, М., 1968. М. Л. Бернштейн.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я