Главная / Теория термической обработки металлов / Химико-термическая и термомеханическая обработки / Термомеханическая обработка / Явление наследования упрочнения

Явление наследования упрочнения


Большой интерес представляет обнаруженное М. Л. Бернштейном явление наследования («обратимости») упрочнения от ВТМО при повторной термической обработке. Оказалось, что упрочнение от ВТМО сохраняется, если сталь перезакалить с кратковременной выдержкой при температуре нагрева под закалку или если упрочненную ВТМО сталь вначале подвергнуть высокому отпуску, а затем перезакалить.

Например, предел прочности стали 37XH3A после ВТМО по режиму деформация 25% при 950° закалка отпуск при 100 °С равен 250 кгс/мм2. Если такую сталь отпустить при 500 °С в течение 30 мин, а затем закалить с температуры 900 °С с (выдержкой 2 мин и отпустить при 100 °С, то вновь достигается предел прочности около 250 кгс/мм2.

Таким образом, субструктура, созданная при горячей деформации аустенита, один раз наследовалась при γ → α-превращении во время ВТМО, в определенной мере сохранялась при высоком отпуске и еще дважды наследовалась во время перезакалки при α → γ и γ-α-превращениях.

Механизм наследования субструктуры при α → γ-превращении остается невыясненным. Короткая выдержка при повторной закалке предотвращает развитие рекристаллизации аустенита, которая уничтожила бы полигонизованную структуру и соответственно упрочнение от предшествующей ВТМО.

Эффект наследования упрочнения при повторных кратковременных нагревах позволяет расширить область применения ВТМО. Например, на металлургическом заводе сталь можно закалить с прокатного нагрева, после чего подвергнуть ее высокому отпуску, что дает возможность проводить обработку резанием или другую механическую обработку. Полученное изделие после закалки с небольшой выдержкой и низкого отпуска приобретает повышенную прочность, которая как бы была «заложена» в металл при ВТМО.

ВТМО, несмотря на менее сильное упрочнение, имеет неоспоримые преимущества перед НТМО. К ним относятся одновременное повышение прочности и вязкости разрушения, высокая технологичность (для деформирования не требуется специализированного мощного оборудования), применимость не только к легированным сталям с повышенной устойчивостью переохлажденного аустенита, но и к углеродистым и низколегированным сталям.

Изложенные представления о закономерностях изменения структуры и свойств сталей при ВТМО, базирующиеся на работах М. Л. Бернштейна и других исследователей, показывают, что эта разновидность термомеханической обработки является одним из перспективных путей повышения конструктивной прочности стали.

Предварительная термомеханическая обработка (ПТМО)

ПТМО проводят по схеме холодная пластическая деформация → дорекристаллизационный нагрев → закалка со скоростным нагревом и короткой выдержкой → отпуск.

Перед деформированием исходной является структура ферритокарбидной смеси. Холодная деформация повышает плотность дислокаций, перестройка которых при дорекристаллизационном нагреве создает полигонизованную структуру феррита.

При последующей закалке со скоростным нагревом и короткой выдержкой субструктура наследуется при α → γ и γ → α-превращениях и кристаллы мартенсита получаются фрагментированными. Следовательно, механизм упрочнения при ПТМО тот же, что и механизм получения повышенной прочности при повторной закалке после ВТМО.

Субструктура, полученная горячей деформацией аустенита при ВТМО, более стабильна, чем сформировавшаяся при дорекристаллизационном нагреве после холодной деформации. Поэтому наследование полигонизованной структуры и соответственно наследование упрочнения при повторной закалке после ВТМО более полное, чем в схеме предварительной термомеханической обработки.

ПТМО привлекает простотой технологии. Перерыв между холодной деформацией и нагревом никак не регламентирован. Специализированного оборудования для деформации не требуется. ПТМО с применением кратковременного нагрева под закалку в соляных ваннах или ТВЧ может оказаться эффективным способом упрочнения холоднокатаных листов и тонкостенных труб.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков