Термомеханічна обробка металу
Успіхи машинобудування, будівництва й інших галузей промисловості значною мірою визначаються досягненнями в області металургійного виробництва. Підвищення міцності в сполученні з достатньою пластичністю металів і сплавів дозволяють зменшити масу, а отже, і вартість споруджень і машин при їхній експлуатації й у багатьох випадках при виготовленні. Тому безупинно прагнуть поліпшити механічні характеристики металу як у стані поставки, так і при наступній обробці.
Відомо, що пластичне деформування й термічна обробка міняють властивості металів. Об'єднання цих операцій, максимальне їхнє зближення й створення єдиного процесу термомеханічної обробки забезпечують помітне підвищення механічних характеристик, що дозволяє заощаджувати до 15...40% металу й більше або збільшити довговічність виробів.
Тривалий час пластичну обробку розглядали в основному як операцію формування, хоча відомо, що 10...20% енергії, затрачуваної на деформацію, іде на збільшення внутрішньої енергії дефектів кристалічних ґрат. Перед остаточною термічною обробкою від цієї накопиченої енергії звільнялися й тільки після цього виконували термічні операції, що приводили метал до метастабільного стану з високою міцністю й в'язкістю. Тим часом сполучення пластичної деформації й фазових (структурних) перетворень або їхнє сполучення в певній послідовності викликає підвищення щільності дислокації, змінює наявність вакансій і дефектів упакування й може бути використане для створення оптимальної структури металу й формування найважливіших властивостей — міцності й в'язкості. Це сполучення пластичної деформації й термічного впливу, метою якого є формування необхідної структури оброблюваного тіла, називають термомеханічною обробкою (ТМО).
При ТМО обидва процеси - пластична деформація й термічна обробка - можуть сполучатися в одній технологічній операції, але можуть проводитися з розривом за часом. Однак фазові перетворення при цьому повинні виконуватися в умовах підвищеної щільності дефектів ґрат, що виникають завдяки пластичній деформації металу. В умовах ТМО сполучення пластичної й термічної обробок для різних матеріалів визначається вихідним структурним станом, чутливістю до цих впливів і наслідків впливу.
ТМО сталі виконується головним чином по трьох схемах: високотемпературна (ВТМО), низькотемпературна (НТМО) і попередня термомеханічна обробка (ПТМО).
ВТМО — термообробка з деформаційного нагрівання з наступною низькою відпусткою. Контрольована прокатка, будучи різновидом ВТМО, являє собою ефективний спосіб підвищення міцності, пластичності й в'язкості низьколегованих сталей. Основна ідея цього виду обробки полягає в підборі режимів прокатки й охолодження після прокатки, що забезпечує одержання дрібного й однорідного зерна в готовому прокаті. Найбільше успішно це досягається зниженням температури прокатки в останніх трьох — п'ятьох проходах до 780...850°С при збільшенні ступеня деформації до 15...20% і вище за прохід.
НТМО полягає в нагріванні стали до 1000...1100°С, швидкому охолодженні до температури метастабільного стану аустеніту (400...600°С) і високого ступеня (до 90% і вище) деформації при цій температурі. Після цього виконується загартування на мартенсит і відпустку при 100…400оС. Цей спосіб застосовується до легованих сталей.
ПТМО характерна простотою виконання технологічного процесу: холодна пластична деформація (підвищує щільність дислокацій), дорекристалізаційне нагрівання, загартування зі швидкісного нагрівання, відпустка, При цьому перерва між холодною деформацією й нагріванням під загартування не регламентується, що значно спрощує технологічний процес ПТМО.