Из новых способов повышения механических свойств конструкционной стали следует отметить термомеханическую обработку. В отличие от приемов повышения свойств стали, осуществляемых путем различных воздействий на жидкую фазу, термомеханическая обработка состоит в совмещении горячей пластической деформации и закалки, при скоростях (или температуре) деформации, исключающих возможность значительного протекания процессов рекристаллизации.
Различают два метода термомеханической обработки.
Первый метод состоит в том, что деформация стали осуществляется при больших скоростях прокатки и при температурах высокой устойчивости аустенита. За деформацией стали немедленно следует ее закалка, парализующая процесс рекристаллизации. Такая термомеханическая обработка, приводя к дроблению зерен аустенита и резко увеличивая суммарную поверхность их границ (возникает характерная зубчатость с амплитудой и периодом в 5—10 мк), подавляет развитие как обратимой, так и необратимой хрупкости.
Температурный запас вязкости обработанной таким образом стали значительно повышается.
Проведенные исследования влияния степени деформации аустенита (перед закалкой) на ослабление отпускной хрупкости, показали, что заметный эффект достигается уже при обжатии (при прокатке) на 10—20%, дальнейшее увеличение степени деформации малоэффективно.
Второй метод заключается в интенсивной деформации переохлажденного аустенита при температурах, близких к выступу С-образной кривой, т. е. при температурах, лежащих выше мартенситной точки, но ниже температуры рекристаллизации.
В настоящее время известен и третий метод, заключающийся в наложении внешнего магнитного поля на сталь, претерпевающую аустенитно-артенситное превращение в условиях термомеханической обработки.
Второй способ более полно, чем первый, исключает возможность протекания процессов рекристаллизации, обеспечивая, тем самым, более стабильные результаты и высокий уровень прочностных и пластических свойств. Вместе с тем он является технологически и аппаратурно более сложным и трудоемким, не говоря уже о его пригодности только для сталей с повышенной устойчивостью аустенита в относительно широком диапазоне низких температур.
Согласно данным исследователей, достигаемая прочность зависит от состава стали, степени деформации аустенита и условий последующей термической обработки. Максимальные значения прочности, достигнутые при таком методе обработки (при степени деформации до 90% и температуре деформирования 550°) составляют пока 280— 300 кГ/мм2 при значениях относительного удлинения в 6%.
Наилучшее сочетание прочностных и пластических свойств достигается при содержании в стали 0,4% углерода. Стали с более высоким содержанием углерода после отпуска при низких температурах могут иметь предел прочности, превышающий 280 кГ/мм2 (при удлинении >8%), однако предел текучести у таких сталей получается низким, даже при высоких температурах отпуска. Отпуск при температуре выше 100° приводит к одновременному снижению как прочности, так и пластичности стали.
Механизм повышения свойств стали под воздействием низкотемпературной термомеханической обработки непосредственно связан с измельчением мартенситных пластин и изменениями в тонкой структуре стали (измельчением блоков, повышением величины искажений второго рода и т. д.). Несмотря на значительную свою эффективность, термомеханическая обработка до сих пор не получила применения в промышленности, вследствие трудности в первом случае — организации закалки немедленно по завершению горячей пластической деформации, а во втором случае — вследствие необходимости окончания деформации при относительно низких температурах.