Термомеханическая обработка

Термомеханической обработкой (ТМО) называют совокупность опе­раций пластического деформирования и термообработки, при которой наклеп оказывает существенное влияние на свойства металла после тер­мообработки. Пластическая деформация при ТМО является промежу­точной между двумя операциями термической обработки.

Практически термомеханическую обработку конструкционных ста­лей осуществляют нагревом выше точки А_с3, быстрым охлаждением и деформированием в области достаточ­ной устойчивости переохлажденного аустенита и последующей закалкой с низким отпуском. Если пластическую деформацию перед закалкой проводят при температурах выше начала рекристаллизации, то процесс называют высокотемпературной термомеханической обработкой (ВТМО), а если ниже, — то низкотемпературной (НТМО) (рис. 100).

При термомеханической обработке получаются весьма высокие значения предела прочности при хороших пока­зателях пластичности и ударной вяз­кости.

Низкотемпературная термомеха­ническая обработка применяется для легированных сталей мартенситного класса, у которых на S-образной диа­грамме имеется достаточно широкая область переохлажденного аустенита. Заготовки после нагрева выше А_Сз охлаждают до 400—600° С, обрабаты­вают давлением со степенью деформа­ции до 90%, затем закаливают и дают низкий отпуск (100—200° С). При этом для некоторых сталей удается получить предел прочности σ _в = 280÷ 330 кГ/мм² при δ = 6ч-12%. Умень­шение степени деформации приводит к снижению прочности. Наиболее эффективна НТМО для сталей с содержанием углерода 0, 4—0, 5%.

Рис. 100. Схема проведения про­цесса термомеханической обработ­ки (M_н —температура мартенсит­ного превращения)

Возможная схема практического применения ТМО в процессе вы­давливания с утонением приведена на рис. 101. Стальная трубчатая заготовка 1 нагревается до 900°С индуктором 2 высокочастотной уста­новки и выдавливается роликом 3 по металлической оправке 4, нагретой до 550° С. В дальнейшем заготовку подвергают закалке с отпуском.

Высокотемпературная термомеханическая обработка применима к любым сталям и сплавам. Для сталей мартенситного класса ВТМО осу­ществляется обработкой давле­нием со степенью деформации 50—90% при температуре выше А₃, и последующей закалкой с отпуском. При этом удается получить σ _в = 250 кГ/мм² при δ = 8%. Требуемая степень де­формации может быть полу­чена за один или за несколько проходов.

В коррозионностойких и жаропрочных сталях аустенитного класса ВТМО существен­но повышает прочность и жаро­прочность.

Термомеханическая обра­ботка применима и для тита­новых сплавов. Так, для сплава ВТ15 в результате обработки по циклу: ковка с обжатием 85% при 1050—800°С; закалка в воду; старение при 450° С в течение 25 час удается получить σ _в = 185 кГ/мм² и δ =5, 5%.

Дальнейшие исследования процесса ТМО, несомненно, приведут к расширению применения ее в самолетостроении.

Рис. 101. Схема термомеханической обра­ботки при выдавливании:

1—заготовка: 2—индуктор; 3 —ролик; 4 —оправка