Термічна обробка – це ключовий процес у металургії, що використовується для зміни фізичних та механічних властивостей сталі. Однак не всі стали піддаються термообробці у традиційному розумінні. Найбільш відомий приклад таких сталей – аустенітні нержавіючі сталі.
Нержавіюча сталь є унікальним аустенітним типом сталі, який відрізняється високим вмістом хрому і низьким вмістом вуглецю. Ці властивості роблять її виключно стійкою до корозії, але в той же час непридатною для традиційних процесів термообробки, спрямованих на підвищення твердості та міцності сталі.
Аустенітна структура та її стабільність
Типові представники аустенітних нержавіючих сталей, такі як марки 304 та 316, містять значну кількість нікелю та/або марганцю. Ці елементи стабілізують аустенітну структуру сталі, яка зберігається навіть за кімнатної температури. На відміну від інших типів сталей, аустенітні сталі не перетворюються на мартенсит при охолодженні, що є ключовим моментом термообробки для інших сталей.
Мартенситна трансформація, яка відбувається в інших сталях при термообробці, суттєво підвищує їх твердість та міцність. Однак аустенітна нержавіюча сталь не схильна до такої трансформації, зберігаючи свою вихідну аустенітну структуру, яка за своєю природою більш м’яка та пластична.
Непридатність для традиційної термообробки
Спроби застосування традиційної термообробки до аустенітних нержавіючих сталей не призводять до бажаних результатів. Ці сталі не перетворюються на мартенсит, а отже, не набувають збільшеної твердості та міцності. Збереження аустенітної структури означає, що традиційні методи термообробки, такі як загартування та відпустка, просто не працюють для цього типу сталі.
Альтернативні методи зміцнення
Незважаючи на неможливість застосування традиційної термообробки, існують інші методи покращення механічних властивостей аустенітних нержавіючих сталей. Один з таких методів – це холодна обробка. Холодна обробка включає деформацію сталі при низьких температурах, що викликає дислокації в кристалічній структурі матеріалу. Ці дислокації сприяють збільшенню міцності без необхідності використання термічних процесів.
Метали та сплави, які не піддаються термічній обробці
Алюмінієві сплави серії 1XXX (чистий алюміній): Чистий алюміній та його сплави серії 1XXX не піддаються термічній обробці. Ці матеріали гартуються лише шляхом холодної деформації.
Магнієві сплави деяких серій: Деякі магнієві сплави не мають здатності до зміцнення шляхом термічної обробки і можуть бути зміцнені лише холодною деформацією.
Мідні сплави: Мідь та деякі її сплави, такі як латунь (мідь з цинком) та бронза (мідь з оловом), не піддаються термічній обробці. Вони зміцнюються холодною деформацією.
Титан та титанові сплави: Не всі титанові сплави піддаються термічній обробці. Чистий титан та деякі комерційні сплави можна зміцнювати лише холодною деформацією.
Причини неможливості термічної обробки:
- Відсутність фазових перетворень: Деякі метали та сплави не зазнають фазових перетворень, які могли б використовуватися для термічної обробки.
- Відсутність елементів легування: У деяких сплавах відсутні легуючі елементи, здатні утворювати тверді розчини або фази, необхідні термічної обробки.
- Особливості кристалічної структури: Метали з певною кристалічною структурою (наприклад, ГЦК чистого алюмінію) можуть не піддаватися зміцненню шляхом термічної обробки.
Термообробка – ефективний спосіб зміни властивостей багатьох сталей, але не всіх. Аустенітні нержавіючі сталі, як і деякі інші спеціалізовані сплави, залишаються стабільними і не піддаються традиційним методам термообробки. Для таких матеріалів розроблено альтернативні методи обробки, які дозволяють покращувати їх механічні властивості, зберігаючи при цьому унікальні характеристики, такі як висока корозійна стійкість.