Термомеханическая обработка (TMO)
Этот вид обработки предусматривает деформацию после закалки, которая может быть теплой или холодной, до, после или в процессе старения. Простейшие примеры TMO - это режимы обработки для получения состояний Т3, Т8 и T9. Скорость и степень упрочнения при старении некоторых сплавов заметно возрастают благодаря холодной деформации после закалки, в других сплавах при такой же последовательности операций нагартовка существенно не сказывается или ее влияние не наблюдается вовсе. Сплавы серии 2ХХХ, такие как 2024, 2124 и 2219, особенно чувствительны к холодной деформации между закалкой и старением, и эта их особенность используется для получения состояний Т8 с более высокой прочностью. Повышение прочности происходит благодаря сочетанию холодной деформации и старения и является результатом зарождения дополнительных частиц выделений вследствие повышенной деформации. На фотографиях рис. 5.51 показано влияние трех исходных состояний на форму выделений в искусственно состаренном сплаве 2024: а) исходное состояние 2024-Т4 без холодной деформации; б) исходное состояние 2024-ТЗ, холодная деформация со степенью 1—2 %; в) исходное состояние 2024-Т361, холодная деформация на 5—6 %. Пластинчатые выделения фазы S' в структуре сплава 2024-Т6 (рис. 5.51, а) с номинальным пределом текучести о0,2 = 400 МПа образуются исключительно на дислокационных петлях, возникающих при конденсации вакансий на частицах дисперсоидов при закалке. В структуре сплава 2024-Т81 (см. рис. 5.51, б) с о0,2 = 455 МПа видны более мелкие, гораздо более многочисленные выделения; в структуре сплава 2024-Т861 с о0,2 = 500 МПа дополнительные дислокации, введенные холодной деформацией после закалки, образуют сетку, по которой происходит образование выделений.
Как правило, холодную деформацию производят растяжкой, однако могут быть использованы и другие способы, например холодная про катка. Недавно было разработано состояние Т39 для модификации сплава 2024 (2324-Т39). Это состояние получают холодной прокаткой примерно на 10 % после закалки с последующей растяжкой для снятия напряжений. Материал в этом состоянии имеет прочностные свойства, близкие к состоянию Т8, при более высокой вязкости разрушения и усталостных характеристиках состояния Т3.
Для сплавов серии 2ХХХ были опробованы различные сочетания холодной или теплой деформации после закалки с последующим естественным или искусственным старением. Независимо от вида деформации искусственное старение значительно снижает вязкость разрушения и усталостные характеристики, но улучшает коррозионные свойства сплавов серии 2ХХХ. Поэтому выбор режимов термообработки зависит от условий эксплуатации. Холодная деформация после закалки влияет на характеристики старения сплавов серии 7ХХХ. В случае старения до состояния Т6 (120°С, 24 ч) влияние холодной деформации при степенях, обычно используемых для снятия остаточных напряжений, минимально (рис. 5.52). Однако такая же деформация существенно снижает прочность в состоянии Т7. Графики рис. 5.52 показывают, что это явление не связано со скоростью перестаривания. Значения максимально достижимой прочности постепенно снижаются с увеличением степени деформации до 5 %. Это объясняется влиянием дислокаций на гетерогенное зарождение фазы n'. Посредством холодной деформации прокаткой с более высокими степенями, чем используемые для снятия напряжений, можно добиться уровня твердости, превосходящего твердость искусственно состаренного материала (рис. 5.53), но такая технология не используется в производстве.
С целью обеспечения наилучших сочетаний прочности, вязкости разрушения и сопротивления коррозии под напряжением проведены обширные исследования влияния окончательной термомеханической обработки на поведение сплавов серии 7ХХХ. Эта обработка включает предварительное старение после закалки и холодную (или теплую) деформацию с последующим окончательным старением. В настоящее время нет однозначного мнения как в оценке такой обработки, так и относительно целесообразности ее использования в промышленном масштабе.
