Главная Процесс термической обработки 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 500° с растворимость марганца в алюминии сравнительно невелика и пересыщенный марганцем раствор, образовавшийся при кристаллизации, распадается. Выход марганца из раствора при. гомогенизации слитка и коагуляция выделившихся частиц марганцевого интерметаллида несколько снижают прочность рекри-сталлизованных листов дуралюмина, прошедших полную термическую обработку (закалку и старение). Наиболее заметное и практически очень важное влияние гомогенизационный отжиг оказывает на показатели пластичности, ударную вязкость и усталостные характеристики изделий (прессованных полос, профилей, поковок и др.) поперек волокна, так как избыточные хрупкие фазы вытягиваются вдоль направления главной деформации. Гомогенизационный отжиг сталей, требующий большого расхода топлива и сопровождающийся значительными потерями металла на окалину, применяют лишь к высококачественным легированным сталям ответственного назначения (температуру отжига выбирают в интервале 1050-1250° С). Из углеродистых сталей только автоматные подвергают гомогенизационному отжигу. Автоматные стали содержат повышенное количество серы, улучшающей обрабатываемость резанием (до 0,2-0,3% вместо обычных 0,04- 0,06%). Сера сильно ликвирует к границам зерен при кристаллизации и вызывает красноломкость при прокатке. Гомогенизационный отжиг при 1150° С устраняет красноломкость автоматной стали. Слитки большинства деформируемых алюминиевых сплавов подвергают гомогенизационному отжигу для улучшения обрабатываемости давлением и повышения механических свойств полуфабрикатов. Температуру отжига, обычно находящуюся в интервале 450-550° С, выбирают взависимости от марки сплава и вида полуфабрикатов. Слитки деформируемых магниевых сплавов гомогенизируют при 390-405° С с той же целью, что и слитки алюминиевых сплавов. Часто гомогенизацию совмещают с операцией нагрева слитков перед обработкой давлением, увеличивая выдержку в печи. Если гомогенизационный отжиг позволяет существенно увеличить скорость обработки давлением, например прессования, то затраты на его проведение всегда с лихвой окупаются, так как повышается производительность дорогих и сложных прессов. § 3. ГОМОГЕНИЗАЦИЯ С НАГРЕВОМ ВЫШЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НЕРАВНОВЕСНОГО СОЛИДУСА В некоторых случаях степень гомогенизации, проводимой при температурах вблизи неравновесного солидуса, но ниже его, может оказаться недостаточной. Необходимая полнота гомогенизации при этом или вообще не достигается, или достигается при таких длительных выдержках, которые неприемлемы в производстве. Кроме того, всегда желательно сокращение времени гомо- :f*fenvi3au}m: Поэтому весьма заманчива возможность проведения гомогенизационного отжига при температурех выше неравновесного солидуса. Такой отжиг с нагревом выше неравновесного, но ниже равновесного солидуса применяют в промышленности к слиткам некоторых алюминиевых сплавов. Обычно отжиг промышленных слитков алюминиевых сплавов выше неравновесного солидуса вызывает опасения из-за возмож-нбсти пережога (см. § 30). В этой связи рассмотрим условия, в которых находится слиток во время гомогенизационного отжига при температуре выше неравновесного, но ниже равновесного солидуса, например при температуре ti на рис. 7. Твердый раствор на базе алюминия при температуре tx ненасыщен по отношению к неравновесным включениям расплава. Легирующий элемент из расплава (медь) будет диффундировать в алюминиевый раствор, и неравновесные включения расплава рассосутся. Таким образом, нагрев выше неравновесного, но ниже равновесного солидуса не вызывает пережога при оплавлении, так как участки расплава исчезают в процессе изотермической выдержки при го.могенизационном отжиге. У многих промышленных сплавов неравновесная эвтектика рассасывается уже в период нагрева слитка до температуры гомогенизации. Пережог из-за межкристаллитного окисления не опасен, потому что, во-первых, на поверхности слитка алюминиевого сплава имеется плотная окисная пленка и, во-вторых, возможное меж-зеренное окисление в тонком поверхностном слое на свойствах слитка не скажется (в отличие от листов, проволоки и других изделий тонкого сечения). Процессы гомогенизации при отжиге с нагреванием выше точки неравновесного солидуса идут гораздо быстрее, чем при обычном отжиге ниже солидуса. Например, у дуралюмина Д1б температура неравновесного солидуса равна примерно 508° С, а равновесного - / / S 10 Г5 го 25 30 35 W i5 Си Содержание, % (по пассе) Рис. 7. Диаграмма состояния А1 -СиГ а - неравновесный солидус сплава А1 - .3% Си; Ъ - равновесный солидус сплава Ai.-2,3/4 Си; f, -= температура гомогенизации а 10 12 wr.ti Рис. 8. Зависимость объемной доли пор V от продолжительности т отжига дуралюмина Д16 при температурах ниже и выше неравновесного солидуса (508 С) (И. И. Новиков, В. С. Золоторевский, А. В. Курбатова) около 530° с. Время растворейия-неравновесного избытка фаз в промышленном слитке диаметром 150 мм при температуре отжига 515° С в 2,5 раза меньше, чем при 480° С. Причиной сильного ускорения гомогенизации при: отжиге с нагреванием до температур выше неравновесного солидуса является не присутствие жидкой фазы, а увеличение коэффициентов диффузии легирующих элементов с повышением температуры. Ведущим звеном процесса растворения фаз ниже и выше неравновесного солидуса является диффузионный отвод атомов легирующих элементов от межфазной границы в центральную зону дендритной ячейки. Сам по себе переход через точку солидуса не является критическим по отношению к процессу гомогенизации, но повышение температуры отжига даже на 20-30° С может резко, например в два раза, увеличить коэффициенты диффузии. Гомогенизация при температурах выше неравновесного солидуса значительно сокращает продолжительность отжига, обеспечивающего необходимую технологическую пластичность при обработке давлением. Для некоторых сплавов возможно повышение обжатий и скорости обработки давлением, например скорости прессования. Кроме того, повышаются показатели пластичности деформированных полуфабрикатов, особенно поперек волокна. Основной недостаток отжига с нагреванием выше температуры неравновесного солидуса - значительно более быстрое развитие пористости (рис. 8). К причинам, вызывающим развитие пористости при обычном отжиге (см. § 1), здесь можно добавить еще и следующую (по Е. Д. Захарову). Твердый раствор на базе алюминия при быстрой кристаллизации слитка пересыщается водородом. Растворимость водорода в расплаве намного больше, чем в кристаллах, и поэтому водород из пересыщенного им твердого раствора устремляется в жидкую фазу, появляющуюся при нагревании слитка выше точки неравновесного солидуса. Последующая сравнительно медленная изотермическая кристаллизация неравновесных включений расплава приводит к выделению из него водорода, образующего газовые поры. Могут ли полностью завариваться эти поры при горячей деформации слитка и каково их влияние на эксплуатационные свойства изделий - еще точно не установлено. Поэтому гомогенизационный отжиг с нагреванием выше температуры неравновесного солидуса, называемый в технологии алюминиевых сплавов высокотемпературной гомогенизацией, следует использовать только после тщательного опробования, исключив возможные нежелательные его последствия, СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Новиков И. Я., Зологтревский В. С. Дендритная ликвация в сплавах. М., Наука , 1966. 155 с. с ил. Колачев Б. А., Ливанов В. Л., Елагин В. И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М., Металлургия , 1972. 480 с, с ил. |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |