Классификация видов совмещенного температурно-деформационного воздействия на металл

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция по теме: Классификация видов совмещенного температурно-деформационного воздействия на металл

Наиболее распространенными способами совмещенного температурно-деформационного воздействия являются различные варианты термомеханической обработки. Однако не всякое совмещение операций деформации и термической обработки может быть отнесено к ТМО. В соответствии с данными, термомеханическую обработку следует понимать как совокупность операций деформации, нагрева и охлаждения (в необходимой последовательности), в результате которых формирование окончательной структуры металлического сплава, а следовательно, и его свойств, происходит в условиях повышенной плотности несовершенств строения, возникших при пластической деформации. Отсюда следует, что к термомеханической обработке нельзя отнести классическую схему термоупрочнения, при реализации которой используется тепло прокатного нагрева. К термомеханической обработке не относят многие технологические схемы создания композиционных материалов, в том числе и естественно-композиционных, а также методы получения горячедеформированной стали с заданным составом поверхности (химико-термомеханическая обработка).

Обычно при классификации методов термомеханической обработки исходят из последовательности технологических операций деформирования и термической обработки. Этот признак принят в качестве основного в классификации, предложенной М.Л. Бернштейном. Согласно этой классификации различают ТМО:

- с деформацией в процессе термической обработки;

- с деформацией до термической обработки;

- с деформацией после термической обработки;

- с деформацией до и после термической обработки.

К первому классу относится большинство наиболее распространенных видов термомеханической обработки. В рассматриваемой классификации выделены два подкласса видов ТМО: с деформацией выше температуры рекристаллизации и с деформацией ниже температуры рекристаллизации.

В первый подкласс включены:

- высокотемпературная термомеханическая обработка с закалкой на мартенсит и отпуском (ВТМО);

- высокотемпературная термомеханическая обработка поверхностных слоев детали (ВТМПО);

- высокотемпературная термомеханическая изотермическая обработка (ВТМИзО) с распадом перлитной (1) или бейнитной (2) области;

- контролируемая прокатка.

Во второй подкласс включены:

- низкотемпературная термомеханическая обработка - аусформинг (НТМО);

- низкотемпературная термомеханическая изотермическая обработка (НТМИзО) с деформацией в процессе аустенито-перлитного превращения -изоформинг (1) или в процессе аустенито-бейнитного превращения (2).

Ко второму классу видов ТМО, также разделенному на два подкласса по температурам деформации и рекристаллизации, отнесены:

- наследственная термомеханическая обработка с предварительной BTMO и высокотемпературным смягчающим отпуском (НТМУ-1);

- наследственная термомеханическая обработка с предварительной ВТМИзО с распадом в бейнитной области (НТМУ-2);

- наследственная термомеханическая обработка с предварительной НТМИзО (НТМУ-3);

- предварительная термомеханическая обработка (ПТМО).

К третьему классу видов TMO относятся:

- обработка на деформационное старение мартенсита - марформинг (ДМО-1);

- марформинг после BTMO (ДМО-2);

- обработка на деформационное старение бейнита путем его теплой деформации или холодной деформации и отпуска (ДБО).

К TMO с деформацией до и после термической обработки в данной классификации отнесено патентирование.

Число разновидностей совмещенных процессов пластической и термической обработки увеличивается со временем. Это наглядно проявляется в развитии термомеханической и механотермической обработок, основанных на влиянии дефектов кристаллического строения, образующихся при деформации, на фазовые и структурные изменения. В связи с этим возможны и другие виды совмещения пластического и термического воздействия. Ниже приведена классификация видов совмещения этих воздействий.

Рассмотренная в работе классификация фазовых превращений основана на различии механизмов атомных переходов и роли диффузии. При характеристике фазового превращения следует выделять два элемента - характер изменения упаковки, осуществляемого переходом атомов через межфазную поверхность, и диффузионные процессы, с которыми связано перераспределение элементов между фазами.

Перестройка атомной упаковки может реализовываться двумя различающимися по природе способами:

- граница перемещается путем поатомных переходов, так что при ее движении атомы меняют своих соседей.

Такие индивидуальные перемещения атомов названы нормальными.

Они лежат в основе восхождения краевых компонент дислокаций и миграции высокоугловых границ при рекристаллизации;

- граница перемещается сдвиговым механизмом, при котором атомное окружение не изменяется.

Эти перемещения реализуются скольжением дислокаций, лежащим в основе элементарных актов пластической деформации скольжением и двойникованием.

Необходимость использования этого классификационного признака в классификации TMO связана с эффектом деформации: как правило, предварительная деформация способствует нормальной и препятствует сдвиговой перестройке решетки.

В соответствии со вторым признаком, положенным в основу классификации, фазовые превращения можно разделить на две группы:

- перераспределение компонентов между фазами в результате развития диффузионных процессов.

Фазовые превращения при этом происходят избирательно и сопровождаются изменением состава;

- безызбирательное фазовое превращение, так что составы исходной и образующейся фаз одинаковы.

Диффузионное перераспределение компонентов между фазами при этом отсутствует.

Второй классификационный признак не связан с механизмом перехода атомов через межфазную поверхность, а регистрирует лишь факт диффузионного распределения компонентов между фазами.

В зависимости от характера атомных переходов через межфазную границу и степени развития диффузионных процессов однофазные превращения типа б>в твердом состоянии разделены на четыре класса: массивные, мартенситные, нормальные и когерентные. Массивные превращения характеризуются тем, что фазовое превращение осуществляется нормальными (индивидуальными) переходами атомов через границу без перераспределения компонентов между фазами. При мартенситном превращении образующая фаза имеет тот же состав, что и исходная, но перестройка решетки осуществляется по сдвиговому механизму. При когерентном превращении сочетается сдвиговая перестройка атомной упаковки с диффузионным перераспределением компонентов между фазами. Наконец, при нормальном превращении образующаяся фаза растет вследствие индивидуальных атомных перемещений и отличается по составу от исходной фазы.

Возможны и более сложные виды превращений. Так, при перлитном превращении феррит и цементит образуются по нормальному механизму, при котором перестройка кристаллической решетки сопровождается диффузионным перераспределением компонентов между фазами. Однако при определенных условиях перлитное превращение может протекать без перераспределения того или иного легирующего элемента, например кремния. В этом случае эвтектоидное превращение характеризуется одновременно чертами нормального (относительно углерода) и массивного (относительно легирующего элемента) видов.

Современная классификация видов термической обработки основана на типе фазовых превращений. Так, при отжиге либо вообще не происходит фазовых превращений (отжиг первого рода), либо реализуются превращения нормального типа (отжиг второго рода). При закалке с полиморфным превращением происходит мартенситное или когерентное превращение. Существуют также процессы закалки без полиморфного превращения (закалка на аустенит, на пересыщенный твердый раствор и т.п.). Процессы старения и отпуска связаны с выделением избыточных фаз. Все указанные виды относят к собственно термической обработке, наряду с которой рассматривают химико-термическую и термомеханическую обработки.

Нами разработана схема классификации видов совмещенного температурно-деформационного воздействия (рис. 1). Она предусматривает три группы воздействия: термомеханическая обработка, термоупрочнение и получение ориентированных структур.

НТМизО -- низкотемпературная термомеханическая изотермическая обработка;

ВНТМО -- высоко-низкотемпературная термомеханическая обработка;

НВТМО -- низко-высокотемпературная термомеханическая обработка;

ДМО-1 -- деформация мартенсита с последующим отпуском;

ДМО-2 -- деформация мартенсита после ВТМО с последующим отпуском;

МТО -- деформация немартенситных структур на площадке текучести;

МТО-1 -- механико-термическая обработка деформацией при комнатной температуре со старением;

МТО-2 -- механико-термическая обработка деформацией при повышенных температурах со старением;

Более наглядно эти схемы показаны в таблице:

металл фаза компонент обработка

Рис. 1 - Схема классификации видов совмещенного температурно-деформационного воздействия

Размещено на Allbest.ru