8. Термомеханическая обработка
Как было отмечено, термомеханическая (термопластическая) обработка заключается в совмещении двух способов упрочнения — пластической деформации и фазовых изменений.
Применительно к стали термомеханическая обработка (ТМО) заключается в наклепе аустенита с последующим его превращением. Наиболее распространенными видами ТМО являются (рис. 226): высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО), которая состоит из деформирования аустенита выше температуры рекристаллизации (
, рис. 226) обычно выше критических точек и быстрого охлаждения;
низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО), которая состоит из деформирования аустенита ниже 
т. е. нестабильного аустенита переохлажденного ниже критических точек с последующим охлаждением и фазовым превращением.
Рис. 226. Классификационная схема ТМО
Имеется еще много других вариантов ТМО, различающихся условиями нагрева или охлаждения, характером деформации и другими деталями, описывать которые здесь не представляется возможным.
Объединяет все варианты ТМО то, что аустенит в результате пластической деформации претерпевает изменения, которые в какой-то степени (может быть даже полностью) передаются мартенситу.
В результате сталь упрочняется, как за счет мартенситной реакции, но и дополнительное упрочнение вносят дефекты строения, унаследованные мартенситом от деформированного аустенита.
Типичным видом ТМО является НТМО. Переохлажденный до 500-600 °С аустенит деформируется и наклепывается. Чем больше продеформирован и, следовательно, упрочнен аустенит, тем выше прочность мартенсита. Для получения максимальной прочности стремятся применять большие степени деформации (80-90 %). Так как температура деформации сравнительно низкая (значительно ниже обычных температур горячей деформации), то пластичность (точнее сопротивление деформации) у стали высокая, а необходимость сильно деформировать сталь создает определенные технологические трудности.
Если принять во внимание, что при НТМО повышение прочности сопровождается понижением пластичности, то не будет удивительным, что НТМО не получила широкого распространения.
ВТМО не является типичным примером ТМО хотя бы потому, что наклеп аустенита не сохраняется в чистом виде до мартенситного превращения. Как явствует из определения ВТМО, последнее осуществляется выше температуры рекристаллизации и если немедленно после деформации не охладить сталь ниже 
что практически трудно осуществить, то будут происходить рекристаллизационные процессы.
Рис. 227. Влияние ВТМО на механические свойства
Практически, и это оказывается не совсем плохо, так как имеется пауза — интервал времени от конца деформации до начала закалочного охлаждения, во время которой происходит рекристаллизация аустенита. Оптимальные результаты достигаются тогда, когда пауза достаточна, чтобы полностью протекала первая стадия рекристаллизации, т. е. наклеп был бы снят и образовались мелкие рекристаллизованные зерна аустенита. Выдержка (пауза) сверх той, которая необходима для завершения первичной рекристаллизации приводит к росту зерна и ухудшению свойств. Поскольку при таком варианте ВТМО упрочняющего металл наклепа не создается, то и обычного упрочнения (повышения 
твердости) не наблюдается, но в результате измельчения зерна понижается порог хладноломкости, увеличивается в высокопрочных сталях доля вязкой составляющей в изломе, что при обычных испытаниях приводит к повышению пластических 
и вязких 
свойств (рис. 227).
Для достижения этого эффекта не требуется значительная деформация и при ВТМО она равна приблизительно 
Во всех случаях при ТМО после деформации следует мартенситное превращение, а затем отпуск на заданную прочность (пластичность).
В отдельных случаях после деформации сталь подвергают изотермическому бейнитному распаду (ВТМИзО).
Во всех случаях при ТМО превращение происходит после деформации. Но имеется класс обработок, которые осуществляют в обратном порядке — не наклеп, а затем превращение, а превращение потом наклеп. Эти обработки объединяют общим названием механико-термическая обработка (МТО).
Если создать высокую прочность (мартенсит) с помощью закалки, то возможности упрочнения пластической деформации такого структурного состояния невелики из-за малой пластичности мартенсита. Тем не менее деформация на 3-5 % мартенсита позволит получить дополнительное упрочнение на 10-20 %. Такая обработка (закалка на мартенсит 
малая пластическая деформация 
низкий отпуск) обозначается МТО, тоже получает применение, ее иногда называют марформинг (деформации подвергается мартенсит) в отличие от аусформинга, когда деформации подвергается аустенит (ТМО).
Данные, приведенные выше, показывают, что термической обработкой, в том числе в сочетании с деформацией, можно существенно (в два — три раза против отожженного, неупрочненного состояния) повысить прочностные свойства.
Таблица 27. (см. скан) Влияние термической обработки на механические свойства стали
В большинстве случаев увеличение прочности сопровождается снижением пластических свойств (исключение—упрочнение за счет измельчения зерна аустенита), правда в разной степени в зависимости от режима термической обработки (табл. 27).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
(см. скан)
