4.8. Термомеханічна обробка металів

Як уже відмічалось, при термомеханічній обробці (ТМО) властивості металів і сплавів змінюються внаслідок зміни їх будови, а будова змінюється обробкою теплом і пластичною деформацією (наклепом) поверхні деталі.

Суть наклепу полягає в тому, що при пластичній деформації змінюється структура металу, внаслідок чого метал стає міцнішим. Найбільша міцність металу настає тоді, коли структура буде волокнистою.

З’ясувалося, що найкращий результат досягається, коли наклеп сталі здійснюється в аустенітному стані. Аустеніт в результаті пластичної деформації набуває змін, які в значній мірі передаються мартенситу. В результаті сталь змінюється, як за рахунок обробки теплом, так і за рахунок збільшення дефектів, які успадкував мартенсит від деформованого аустеніту.

Виділяють два основних види ТМО – високотемпературну і низькотемпературну.

При високотемпературній ТМО аустеніт наклепують при температурах вище критичних точок A₃ і A₁ , а при низькотемпературній – нижче ліній точок A1 (дуже переохолоджений аустеніт (рис. 4.12).

На рисунку процес пластичної деформації показаний зигзагоподібною лінією.

Рис. 4.12

Пластичну деформацію поверхні деталі проводять шляхом масованих ударів маленькими кульками з сталі або білого чавуну за допомогою дробоструминної установки. Рідше обкатують поверхню деталей роликом. В результаті дробоструминної обробки утворюється наклепаний шар глибиною 0,2 – 0,4 мм. Крім того, за рахунок збільшення об’єму наклепаного шару на поверхні виробу з’являються залишкові напруги стискування, які дуже підвищують міцність на втому. Наприклад, термін служби пружин автомобіля, які працюють в умовах перевантаження, підвищується в 50 – 60 разів, а колінчатих валів – у 25 – 30 разів.

Література

1. Алаи С. И. Технология конструкционных материалов / Под ред. А. Н. Ростовцева – М.: Просвещение, 1986. – 302 с.

2. Бялік О.М. та ін. Металознавство. – К.: Політехніка, 2002. – 383 с.

3. Гуляев А. П. Металловедение. – М.: Металлургия, 1987. – 456 с.

4. Дьогтєв Г. Ф. Матеріалознавство. – К.: Вища школа, 1975. – 350 с.

5. Основы материаловедения / Под ред. И. И. Сидорина. – М.: Машиностроение, 1976. – 439 с.

6. Травин О. В., Травина Н. Г. Материаловедение. – М.: Металлургия, 1989. – 382 с.

7. Технология конструкционных материалов / Под ред. Г. А. Прейса. – К.: Вища школа, 1991. – 390 с.

Питання для самостійної роботи

1. Чи можна загартувати метал, який не має поліморфних перетворень (наприклад, мідь)?

2. Чому після гартування сталь стає твердішою?

3. Чому низьковуглецева сталь не гартується?

4. Як вибирати охолоджуюче середовище для гартування сталей?

5. Якого роду виникають внутрішні напруги при термічній обробці?

6. Коли використовують низькотемпературну, а коли високотемпературну ТМО?