Обработка стали

В металлургическом производстве широко используется термомеханическая обработка стали. Она заключается в сочетании прокатки, штамповки с закалкой. Это позволяет повысить прочность металла как в результате наклепа, который получается при пластической деформации, так и вследствие термообработки. Благодаря этому удается достичь более высокого упрочнения.

Существует два основных способа термомеханической обработки стали.

Каждый из методов используется по мере необходимости.

Высокотемпературная термомеханическая обработка стали заключается в том, что непосредственно после горячего воздействия давлением, когда металл имеет температуру выше положенного уровня и аустенитную структуру, проводится резкое охлаждение-закалка. За короткое время между окончанием процесса и закалкой рекристаллизация не успевает произойти. В связи с этим наклеп и упрочнение, которые возникли при пластической деформации во время прокатки или штамповки, не устраняются и остаются в материале после его остывания.

После закалки, к этому добавляется еще упрочнение вследствие образования твердой мартенситной структуры. Мартенсит, образующийся в этих условиях, кроме своих дислокаций, как бы наследует и те, которые возникли при наклепе. Ясно, что чем короче промежуток времени между окончанием всех процессов, когда сталь имеет высокую температуру, тем больше сохранится дислокаций и тем больше будет эффект упрочнения. Практически, этот отрезок времени составляет несколько секунд, в течение которых частично происходит рекристаллизация, что снижает эффект упрочнения. Это один из главных недостатков способа высокотемпературной термомеханической обработки стали.

При втором способе НТМО металл нагревают до аустенитного состояния, затем охлаждают ниже температуры рекристаллизации, но выше температуры начала превращения, т. е. в температурном интервале примерно 400 - 600°С . Деформация вызывает наклеп аустенита, рекристаллизации же в этих условиях не происходит. Затем проводится закалка: образуется мартенсит, который, как и в предыдущем способе, наследует дислокации, а значит и упрочнение, получение при низкотемпературной термомеханической обработке стали. Здесь устранен недостаток первого способа, так как рекристаллизация практически отсутствует и потому наиболее полно используется эффект упрочнения от наклепа.

Существует также высокотемпературная поверхностная термомеханическая обработка. Сущность ее заключается в том, что деталь подвергается поверхностному нагреву ТВЧ и одновременно обкатывается роликами. В результате в поверхностном слое изделия, разогретом до аустенитного состояния, происходит наклеп и после закалки образуется мартенситная структура, в которой наследуется дополнительное упрочнение, полученное при обкатке оборудованием. Метод ВТМПО очень эффективен при упрочнении шеек и галтелей коленчатых валов и других ответственных деталей.