при обработке холодом следует учитывать явление стабилизации аустенита (см. § 35). Разрыв во времени между операцией закалки и обработкой холодом приводит в некоторых сталях к сильной стабилизации аустенита при комнатной температуре, а стабилизация уменьшает эффект обработки холодом. Поэтому предельно допустимый разрыв регламентируют. Так, для измерительных плиток из стали X он не должен превышать 30 мин.

Обычно для обработки холодом требуются температуры не ниже -80° С.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Курдюмов Г. В., Утевекий Л. М., Энтин Р. И. Превращения в железе и стали.

М., Наука , 1977. 238 с. с ил. Гуляев А. П. Термическая обработка стали. Гл. IV, VII и IX. М., Машгнз,

1960. 4 с. с ил.

Попов А, А., Попова Л. Е. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. Справочник термиста. М., Металлургия , 1965, 500 с. с ил.

Кидин И. Н. Физические основы электротермической обработки металлов и спла-BOD. М., Металлургия , 1969. 375 с. с ил.

Шепеляковский К. 3. Упрочнение деталей машин поверхностной закалкой при индукционном нагреве. М., Машиностроение , 1972. 287 с. с ил.

Раздел четвертый СТАРЕНИЕ И ОТПУСК

Закаленный сплав находится в метастабильной состоянии и обладает повышенной свободной энергией. При закалке без полиморфного превращения и в подавляющем большинстве случаев при закалке с полиморфным превращением образуется пересыщенный твердый раствор и закаленный сплав стремится понизить свою свободную энергию, в результате чего твердый раствор распадается. Уже при комнатной температуре могут образовываться выделения из пересыщенного раствора, однако в большинстве сплавов диффузионная подвижность атомов при комнатной температуре недостаточна, чтобы распад раствора прошел в необходимой степени за приемлемое время. Поэтому для изменения структуры и свойств закаленного сплава его нагревают - подвергают старению или отпуску.

Исторически так сложилось, что для одних сплавов, например алюминиевых, использовали преимущественно термин старение , для других, например углеродистых сталей, - отпуск , а для третьих, например бронз и титановых сплавов, оба эти термина использовали на равных правах. Сравнительно недавно было предложено термин отпуск применять только к тем сплавам, которые были подвергнуты закалке с полиморфным превращением, а термин старение - в случае закалки без полиморфного превращения. Такое классификационное деление использовано в книге.

Главным процессом при старении и отпуске большинства закаленных промышленных сплавов является распад метастабильного твердого раствора. При этом сплав переходит в более стабильное состояние, хотя обычно и далекое от истинного равновесия, для которого характерен абсолютный минимум свободной энергии. Процессы распада пересыщенного раствора в закаленном сплаве протекают самопроизвольно с выделением теплоты превращения.

Факт нагрева сплава не противоречит представлению о самопроизвольности процессов, происходящих в сплаве при старении и отпуске, так как нагрев необходим лишь для ускорения диффузии, лежащей в основе всех структурных изменений при распаде пересыщенных растворов.

Основные параметры старения и отпуска - температура и время выдержки. Скорости нагрева и охлаждения обычно играют нодчиненную роль. Исключение составляет специфическое явление отпускной хрупкости легированных сталей при замедленном охлаждений с температуры отпуска (см. § 49)

Глава X СТАРЕНИЕ

Старение - это термическая обработка, при которой в сплаве, подвергнутом закалке без полиморфного превращения, главным процессом является распад пересыщенного твердого раствора.

в 1906 г. немецкий инженер Альфред Вильм открыл явление естественного старения, обнаружив, что вылеживание закаленного сплава алюминия с медью и магнием (дуралюмина) при комнатной температуре приводит к повышению твердости.

Вильм получил патент на способ облагораживания дуралюминов, заключающийся в закалке сплавов с последующим естественным старением, в результате которого повышаются твердость, пределы прочности и текучести.

В 1919 г. американские исследователи Мерика, Вальтенберг и Скотт опубликовали знаменитую статью, в которой впервые был дан анализ природы старения дуралюмина. Мерика выдвинул гипотезу, согласно которой старение дуралюмина связано с переменной растворимостью соединения CuAla в алюминии. При нагреве сплава соединение CuAlj переходит в твердый раствор и не успевает обратно выделиться во время быстрого охлаждения (закалки), а последующее вылеживание сплава при комнатной температуре приводит к постепенному выделению из пересыщенного раствора очень дисперсных и потому невидимых под микроскопом частиц CuAij, которые и вызывают упрочнение. Эта гипотеза просто и убедительно объяснила имевшиеся к тому времени экспериментальные данные.

Отсутствие упрочнения во время выдержки закаленного образца при -180° С было объяснено низкой скоростью образования выделений, а появление упрочнения с повышением температуры вылеживания до комнатной идо 100° С связывалось с тем, что подвижность атомов становилась достаточной для выделения CuAIj в дисперсной форме. Рост твердости во время старения при 200° С, достижение максимума упрочнения и дальнейшее снижение твердости были объяснены образованием частиц CuAlj с определенной степенью дисперсности, соответствующей максимальной твердости, и последующей коагуляцией этих частиц.

Увеличение эффекта упрочнения при старении в результате повышения нагрева под закалку легко было связать с более полным растворением CuAl при нагреве, образованием более пересыщенного раствора при закалке и соответственно появлением при старении большего числа дисперсных выделений из такого раствора.

Джеффрис и Арчер в 1921 г. развили гипотезу дисперсионного твердения Мерика и предложили общую теорию упрочнения сплавов дисперсными частицами любого происхождения. Согласно этой теории, твердые дисперсные частицы, действуя как шипы , заклинивают плоскости скольжения и вызывают упрочнение сплава. При коагуляции частиц, когда суммарный их объем не изменяется, а лишь уменьшается их число, многие плоскости скольжения освобождаются от шипов и происходит разупрочнение. Максимуму твердости и прочности соответствует некоторая критическая степень дисперсности твердых частиц. Такая степень дисперсности легко достигается при распаде пересыщенных твердых растворов.

Первоначальная теория, объяснявшая упрочнение дуралюмина при комнатном старении выделейием из пересьш1енного твердого раствора частиц CuAlj, уже в 20-е годы столкнулась с рядом противоречий. Выделение CuAlа и соответственно обеднение твердого раствора медью должно было бы привести к снижению электросопротивления, а в действительности электросопротивление при естественном старении возрастало. Далее, с выделением CuAlj из твердого раствора должен был бы увеличиваться период его решетки из-за меньшего (чём у алюминия) атомного диаметра меди, растворенной по способу замеи;ения. Однако рентгеновские исследования не обнаружили изменёййя периода решетки