Низкотемпературная термомеханическая обработка (нтмо) –

Переохлажденный аустенит деформируется в области его повышенной устойчивости, но обязательно ниже температуры начала рекристаллизации, а затем – мартенситное превращение. Окончательной операцией является низкий отпуск.

Основная цель НТМО – получение высокого уровня прочностных свойств Оптимальный режим обработки позволяет получить предел прочности, равный 2600-3300МПа. НТМО в основном подвергают высоколегированные стали в том числе и вторичнотвердеющие.

НТМО осуществляется по следующей схеме (рис.). Заготовки подвергаются аустенизации по режимам, принятым при обычной термообработке. Затем их быстро подстуживают (обычно в расплавах солей при температурах 600-450⁰С). Далее проводят деформацию с большими степенями обжатия 70-95%. Обычно высокая степень обжатия достигается путем многократного деформирования. Деформацию следует проводить с небольшими скоростями. В этом случае меньше разогрев стали при деформировании, а, следовательно, меньше вероятность появление продуктов диффузионного превращения переохлажденного аустенита.

Этот процесс сильного упрочнения называют аусформингом. Он позволяет повысить _в конструкционных легированных сталей до 2800-3300 МПа при =5-7%. Показатели пластичности и ударной вязкости не ниже, а в некоторых случаях даже выше, чем после обычной обработки, обеспечивающей _в =1800-2200 МПа.

Температурный интервал деформирования лежит ниже температуры начала рекристаллизации аустенита. В процессе интенсивного деформирования плотность дислокаций еще более увеличивается и формируется ячеистая структура, которая при последующем охлаждении наследуется мартенситом.

Причина упрочнения стали при НТМО – наследование мартенситом дислокационной структуры деформированного аустенита и наличием в мартенсите высокой плотности дислокаций и высокодисперсных карбидов, которые закрепляют дислокации.

Холодной деформацией нельзя сильно упрочнить структуру мартенсита из-за его хрупкости и он не поддается большим обжатиям. Аустенит же ниже температуры начала рекристаллизации можно деформировать с большими обжатиями, при которых сильно возрастает общая плотность дислокаций.

Эти дислокации закрепленные атомами углерода и карбидными выделениями, обуславливает получение рекордных значений прочности после НТМО.

Мартенсит после такой обработки имеет измельченную структуру, что объясняет приемлемый уровень показателей пластичности стали, находящейся в высокопрочном состоянии.

НТМО применима только к легированным сталям, обладающим значительным запасом устойчивости переохлажденного аустенита.

Обычно упрочняемые стали содержат 1-7% хрома, 1-5% никеля до 2,5% молибдена и кремния и до 0,5% ванадия. Содержание углерода составляет 0,3-0,5%. Чем выше в стали углерода, тем выше прочность, но ниже пластичность.

Внедрение НТМО в производстве значительно затруднено необходимостью использовать мощное оборудование, т.к. для получения высокой прочности сталь должна подвергаться большим обжатиям (не менее 75%) при таких температурах, при которых сопротивление деформированию очень высокое.

Другой существенный недостаток НТМО – невысокая сопротивляемость хрупкому разрушению сильно упрочненной стали.

Кроме этого надо отметить:

а)            не снижает склонности стали к отпускной хрупкости,

б)            связана с необходимостью подстуживания, что усложняет технологическую схему и требует использования дополнительного термического оборудования,

г)             пригодна лишь для средне- и высоколегированных сталей с высокой устойчивостью аустенита, причем, необходимо учитывать, что деформирование аустенита резко уменьшает его устойчивость в бейнитной области.

Из анализа данных по обоим видам обработки следует несомненное преимущество НТМО в смысле достижения более высоких прочностных свойств и преимущество ВТМО — в смысле достижения более высокой пластичности.

Однако достаточно объективно сравнить полученные после ВТМО и НТМО свойства невозможно, так как различна методика испытаний и велик разброс получаемых значений, а главное исследования проводились на различных (несопоставимых) марках стали и при сильно различающихся степенях обжатия.

Объектом НТМО являются в основном средне- и высоколегированные стали, подвергающиеся обжатию на 70—90%, а объектом ВТМО — углеродистые и низколегированные  (в некоторых случаях — среднелегированные), деформация которых в большинстве случаев   составляла 25—60%.

В связи с возможным влиянием субструктуры на конечное строение стали после закалки важным является выбор оптимального вида деформации при термомеханической обработке конкретных деталей (ВТМО или НТМО)— вопрос, которому до сих пор уделяется недостаточное внимание.