Низкотемпературная термомеханическая обработка

Деформирование стали осуществляется в состоянии метастабильного аустенита, после нагрева до температуры выше температуры рекристаллизации А_С3, с последующим охлаждением со скоростью выше или равной критической до температуры относительной устойчивости аустенита, но ниже температуры рекристаллизации (до 400—600 °С). Следует иметь в виду, что для увеличения стабильности аустенитной структуры во многих случаях требуется дополнительное легирование (например, никелем и марганцем). Далее следуют закалка на мартенсит и низкий отпуск. После закалки сохраняется эффект упрочнения (больший, чем при высокотемпературной термомеханической обработке, поскольку рекристаллизация в этом случае не происходит). При этом пластическая деформация переохлаждённого аустенита влияет на формирование структуры при фазовых превращениях, происходящих во время термического воздействия^[2][3].

Степень деформации при НТМО обычно составляет 75—95 %. После закалки следует низкотемпературный (низкий) отпуск, проводимый при температуре 100—300 °С. В итоге достигается очень высокая прочность (2 200—3 000 МПа) при хорошей пластичности и вязкости (относительное удлинение составляет 6—8 %, относительное сужение — 50—60 %)^[4].

Упрочнение при НТМО обусловлено двумя причинами. Во-первых, при холодной деформации происходит наклёп, а последующее дисперсионное твердение начинается от более высокой исходной твёрдости сплава. Во-вторых, холодная деформация дополнительно увеличивает эффект дисперсионного твердения^[3].

Для цветных металлов, нагреваемых под старение после холодной деформации, рекристаллизация, как правило, не проходит, однако развиваются процессы отдыха и полигонизации, несколько уменьшающие упрочнение от НТМО. Поэтому для естественно стареющих алюминиевых сплавов необходимо регламентировать перерыв между закалкой и холодной деформацией при низкотемпературной термомеханической обработке. Например, для листов и труб из сплава АД31 такой перерыв должен составлять не менее 2 часов, что обеспечивает максимальное упрочнение^[3].

НТМО проводят, как правило, для легированных сталей, в частности, для производства автомобильного листа. Механические свойства в этом случае получаются существенно выше, чем после обычной, типовой термической обработки: например, предел текучести для сталей 37ХН3А и 40ХН5С повышается с 1 300 до 2 600 МПа^[5].

В настоящее время НТМО широко применяют при производстве полуфабрикатов и изделий из медных, алюминиевых и аустенитных сплавов^[4]. Алюминиевые полуфабрикаты (профили, панели, трубы, листы) после закалки обязательно подвергают правке растяжением или прогладкой. Степень деформации при такой правке составляет обычно не более 3 %. Но даже такая небольшая холодная деформация может сильно увеличить упрочнение при последующем искусственном старении. Технологический процесс по схеме «закалка — правка — старение» обычно не относят к термомеханической обработке, но фактически, с фазовой точки зрения, такая обработка является типичной НТМО^[3].

Наивысшие прочностные показатели получаются при комбинации ВТМО и НТМО, то есть в случае, когда после высокотемпературной деформации следует низкотемпературная^[3].