Традиционные методы повышения свойств, такие как слож­ное легирование и различные виды термической обработки, постепенно исчерпывают свои возможности и становятся все более дорогостоящими, что заставляет искать новые пути упрочнения, основанные на современных достижениях науки. На современном этапе развития производства необходимо использовать экономичные методы упрочнения, заключаю­щиеся в совмещении пластической деформации и термической обработки. К таким видам упрочнения относится термомеханическая об­работка (ТМО), которая представляет собой совокупность операций пластической деформации и термической обработки, проводящихся (в зависимости от схемы ТМО) в различной последовательности.

Известно, что одним из наиболее перспективных направле­ний повышения прочности является создание в кристаллической решетке обрабатываемого объекта особых структурных не­совершенств, способствующих развитию эффекта упрочнения. Такие структурные несовершенства могут быть получены в результате пластической деформации или термической обра­ботки.

Наибольший интерес представляет комбинированное при­менение этих способов упрочнения, называемых в литературе термомеханической обработкой. По определению М. Л. Берн­штейна, термомеханическая обработка (ТМО) — это со­вокупность операций деформации, нагрева и охлаждения (в различной последовательности), в результате которых форми­рование окончательной структуры металлического сплава, а, следовательно, и его свойств, происходит в условиях повышен­ной плотности несовершенств строения, созданных пластической деформацией.

Основными факторами, способствующими упрочнению метал­лов и сплавов при таком комбинированном воздействии, яв­ляются увеличение плотности дислокаций и более равномерное их распределение по объему металла по сравнению с отожжен­ным состоянием; создание дислокационных барьеров в виде гра­ниц зерен, двойниковых границ, дисперсных вторичных фаз, леса дислокаций и т.д.; уменьшение размера зерен и образова­ние субструктуры заблокированными дислокационными грани­цами; увеличение степени дисперсности вторичных фаз; фазовые превращения в материале с предварительно созданной субструк­турой. К настоящему времени известно несколько схем разновидностей термомеханической обработки: низкотем­пературная схема (НТМО), высокотемпературная (ВТМО), механико-термическая (МТО) и т. д.

Основную часть выпускаемого фасонного проката составляют конструкционные и строительные стали, относящиеся к группе экономичных низкоуглеродистых и низколегированных. Однако эти стали характеризуются малой устойчивостью аустенита и небольшой прокаливаемостью. Их следует отнести к «улучшаемым» сталям, для которых наряду с требованиями достаточно высокой прочности сочетается требование высоких пластических характеристик. Нужное соотношение между прочностными и пластическими характеристиками достигают изменением размеров и формы карбидов, распределенных в ферритной матрице, т. е. получением определенной степени дисперсности карбидной составляющей. Обычная схема термического улучшения предусматривает перевод в твердый раствор всех карбидов в результате закалки на мартенсит и последующего отпуска. В зависимости от температуры отпуска получается различная дисперсность карбидов и в зависимости от этого различный комплекс свойств. Однако в условиях обработки низкоуглеродистых и низколегированных сталей в потоке производства на металлургических заводах указанная схема не является оптимальной.

Получение чисто мартенситной структуры в указанных сталях в реальных изделиях затруднительно, а зачастую и невозможно вследствие того, что устойчивость аустенита мала и, следовательно, нужны большие скорости охлаждения, которые нельзя обеспечить даже при использовании о качестве охлаждающей жидкости воды. С практической точки зрения получение в фасонных профилях бейнитной и мартенситной структуры является крайне нежелательным, поскольку при этом не обеспечивается комплекс механических свойств из - за снижения пластичности. Термоупрочнение проката на структуру перлит уже обеспечивает минимально гарантируемые механические свойства, а структура сорбит и тем более троостит гарантирует получение механических свойств в верхнем допустимом диапазоне.