Высокотемпературная термомеханическая обработка пружинных сталей

Высокотемпературная термомеханическая обработка имеет большее практическое значение для рессорно-пружинной стали, так как обеспечивает повышение прочности, в том числе и хрупкой прочности, повышает пластичность и ударную вязкость, понижает температуру перехода в область хрупкого разрушения, практически устраняет обратимую отпускную хрупкость. Наконец, как было впервые установлено именно при изучении рессорнопружинных сталей, в результате BTMO заметно повышается усталостная прочность, особенно малоцикловая. Учитывая особый характер субструктуры, формирующейся в процессе ВТМО, следует считать, что в этом случае должно повыситься сопротивление малым пластическим деформациям в условиях кратковременного и длительного нагружения — важнейших свойств пружинных сталей.

По сравнению с НТМО высокотемпературная термомеханическая обработка имеет несомненные технологические преимущества.

Прежде всего этой обработке можно подвергать углеродистые, низко- и среднелегированные стали непосредственно в условиях горячей деформации, выполняемой на металлургических или машиностроительных заводах. При этом во многих случаях не требуется установки дополнительного оборудования и можно использовать тепло, запасенное металлом при нагреве, для осуществления операций формоизменения. Таким образом, процессы деформирования (формоизменения) и упрочнения могут быть объединены при BTMO в одну технологическую операцию, но для этого необходимо создать такие температурно-деформационные условия, особенно при последних обжатиях, чтобы в стали создалась оптимальная микро- и субструктура, обеспечивающая повышенный комплекс механических свойств.

Эти температурно-деформационные условия зависят от состава стали, степени, скорости и схемы деформации и выбирают их обычно эмпирически для каждого конкретного изделия. Другое преимущество BTMO состоит в том, что при использовании ее можно реализовать эффект наследования или сохранения субструктуры, созданной этой обработкой даже после повторной фазовой перекристаллизации (повторной закалки). Этот эффект, установленный в работе, имеет важное значение не только для понимания природы субструктурных изменений, но также и для создания новых технологических процессов. На эффекте наследования, в частности, основана «обратимая» ВТМО, при которой после термомеханической обработки производят высокий отпуск для облегчения обработки резанием или осуществления операций холодной деформации, а затем повторную закалку и окончательный отпуск. С созданием этого процесса существенно расширилась область применения термомеханической обработки.

Первые работы в области разработки процесса BTMO были проведены на сталях рессорно-пружинных, особенно 55ХГР, типа 55СГ2Р и 50ХГ.

Именно на этих сталях было изучено влияние основных технологических факторов высокотемпературной термомеханической обработки и последующей термической обработки на устойчивость эффекта упрочнения.