Повышение качества металлических материалов

Повышение качества металлических материалов деформационно-термической обработкой Метод деформационно-термической обработки заготовок и деталей машин состоит в совместном воздействии на металлический материал температурой и пластической деформацией по специальным режимам обработки. В результате такой комбинированной обработки металлические материалы становятся более прочными и пластичными, т. е. повышается их уровень конструкционной прочности — работоспособность. Конструкционная прочность — это прочность материала детали, работающей в составе конструкции или в ином изделии. Предварительно и независимо от конкретных условий будущей эксплуатации изделия конструктивная прочность материала оценивается сочетанием характеристик механических свойств испытываемых образцов из данного металла или сплава. Известны два вида деформационно-термической обработки: термомеханическая (ТМО) или термопластическая обработка (ТПО); механико-термическая обработка (МТО). Термомеханическая обработка ТМО заключается в сочетании пластической деформацией при высокой температуре с последующим быстрым охлаждением — закалкой. После этого обрабатываемая заготовка, или почти готовая деталь, подвергается соответствующему отпуску. Различают два основных способа термомеханической обработки. По первому способу, который называют высокотемпературной термомеханической обработкой (ВТМО), например, конструкционную сталь деформируют при температуре выше критической температуры Асз. При этом сплав подвергается деформации в состоянии аустенита. Этот процесс называют аусформингом. Степень деформации составляет от 20 до 50 % и поэтому при ВТМО осуществляется формообразование заготовки. После деформации осуществляют закалку и чаще всего низкий отпуск. Второй способ ТМО, получивший не столь большое распространение, называется низкотемпературной термомеханической обработкой (НТМО). При этом способе обработки сталь нагревают До аустенитного состояния, выдерживают при этой температуре Для выравнивания химического состава в объеме материала, подстуживают и пластически деформируют в температурной зоне существования переохлажденного аустенита, но в области его относительной устойчивости (температура 400-600 °С). Степень деформации составляет 75-95 %. Закалку осуществляют сразу же после пластической деформации. Потом производят низкотемпературный (низкий) отпуск. Влияние режимов термообработки на характеристики свойств (таблица 1) Оба способа ТМО позволяют получать у простых сталей высокую прочность (ав = 2200-3000 МПа) при достаточно высокой пластичности (σ = 6-8 %, ψ= 50-60 %) и вязкости, тогда как после обычной закалки и низкого отпуска эти стали имеют σв < 2000-2200 МПа, а σ = 3-4 %. Так, например, сталь 40 после обычной закалки и низкого отпуска (ТО — термообработка) и различных способов ТМО имеет следующие характеристики механических свойств (таблица 1): Оба способа ТМО позволяют получать у простых сталей высокую прочность (ав = 2200-3000 МПа) при достаточно высокой пластичности (σ = 6-8 %, ψ= 50-60 %) и вязкости, тогда как после обычной закалки и низкого отпуска эти стали имеют σв < 2000-2200 МПа, а σ = 3-4 %. Так, например, сталь 40 после обычной закалки и низкого отпуска (ТО — термообработка) и различных способов ТМО имеет следующие характеристики механических свойств (таблица 2): Зависимость механических свойств легированной стали 40Х2Н4СМ после обычной термообработки (закалки и различных отпусков); после ВТМО и отпуска; после ВТМО, отпуска и последующей обычной закалки и отпуска видна из данных таблицы 3. В результате ТМО достигается одновременное повышение прочности и пластичности, и, как следствие этого, возрастает работоспособность материала, т. е. конструктивная прочность. ТМО — одна из наиболее перспективных технологий упрочнения металлических материалов, позволяющая существенно повышать качество производимой технической продукции и уменьшать расход стали и материалоемкость изготавливаемых изделий. Все это повышает техническую и экономическую эффективность производства машин и других изделий. Вернуться в начало Продолжение

Точность горячекатаного проката Методы литья Литье в оболочковые формы Механико-термическая обработка Технологические методы кузнечно-штамповочного производства Ковка и горячая объемная штамповка