Термомеханическая обработка (ТМО), как известно, представляет собой процесс обработки изделий (заготовок) из металлических сплавов, сочетающий деформационное и тепловое воздействие.
В процессе термомеханической обработки вначале производится пластическое деформирование, вызывающее наклеп, а затем термическое упрочнение деформированного металла.
ТМО (рис. 1) подразделяется на высокотемпературную и низкотемпературную термомеханическую обработку (ВТМО и НТМО).
При ВТМО пластической деформации подвергается устойчивый аустенит при температурах выше Ас3 . Из-за последующего быстрого охлаждения со скоростью больше критической рекристаллизационные процессы пройти полностью не успевают, то есть зерно сохраняет малые размеры. Поэтому в результате охлаждения при ВТМО ниже Мн со скоростью большей, чем критическая, образуется мелкопластинчатый мартенсит.
Большим преимуществом ВТМО является существенное повышение не только прочности, но также пластичности и ударной вязкости. Все эти свойства заметно выше, чем после обычной закалки. Очень важным является и то, что упрочнение, возникающее после ВТМО, наследуется при повторной термической обработке. Это значительно расширяет ее технологические возможности.
Высокотемпературной обработке подвергают конструкционные углеродистые и легированные стали. Стальные заготовки после ВТМО отпускают при 500–600 °С для снижения твердости и в целях облегчения механической обработки. Полученные изделия вновь подвергают традиционной термической обработке, получая практически тот же результат, что и после первоначальной ВТМО. В результате достигается прочность конструкционных сталей 2200–2600 МПа при высокой пластичности и ударной вязкости. Оптимальная степень деформации — примерно 40 %.
При низкотемпературной обработке пластическому деформированию подвергается переохлажденный аустенит. Обработка включает:
— нагрев выше Ас3 ; быстрое охлаждение (Vохл > 0) в область температур повышенной устойчивости переохлажденного аустенита, расположенной ниже температуры рекристаллизации, но выше точки Мн;