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 ia зоны ГП и промежуточные фазы (см. § 42), что нашло отражение в двойственном названии зоны ГП2 - фаза 6 . Во-вторых, при распаде раствора зоны ГП заменяются выделениями промежуточных фаз постепенно и могут сосуществовать с ними длительное время (см. кривые старения для сплавов алюминия с 4 и 4,5% Си на рис. 163). В-третьих, моменты появления промежуточной фазы или полного исчезновения зон ГП могут не отразиться на кривых изменения свойств. Без прямых структурных исследований, измеряя только свойства, нельзя однозначно сказать, с каким структурным состоянием мы имеем дело. Однако подразделение старения на зонное и фазовое, несмотря на его условность, полезно, так как позволяет ориентироваться в выборе режима старения для получения определенного комплекса свойств. При выборе оптимального режима старения часто исходят из требования достигнуть максимальной прочности. Но для многих изделий критерием оптимальности режима старения служит не максимальная прочность, а сочетание разных свойств. В зависимости от режима, структурных изменений и получаемого комплекса свойств искусственное старение можно подразделить на полное, неполное, перестаривание и стабилизирующее старение (соответствующие режимы и свойства приведены в табл. 8 для литейного алюминиевого сплава АЛ9). Полное искусственное старение проводят при такой температуре и продолжительности, которые обеспечивают достижение максимальной прочности. Неполное искусственное старение - это старение с более ко- роткой выдержкой или при более низкой температуре, чем полное, с целью повысить прочность при сохранении достаточной пластичности. Режимы неполного старения соответствуют восходящим ветвям кривых на рис. 162 и 165. Некоторая потеря возможного прироста прочности компенсируется меньшим снижением пластичности. Перестаривание - это старение при более высокой температуре или большей выдержке, чем полное, с целью получить сочетание повышенных прочности, пластичности, коррозионной стойкости, ТАБЛИЦА 8 Режимы старения и свойства сплава АЛ9
электропроводности и других свойств. Режимы перестаривания соответствуют нисходящим ветвям кривых на рис, 162 и 165. По сравнению с неполным старением перестаривание при той же прочности обеспечивает большую степень распада твердого раствора и коагуляцию выделений, что часто позволяет достигнуть требуемого комплекса разнообразных свойств. Стабилизирующее старение - это разновидность перестаривания, целью которого является стабилизация свойств и размеров изделия. Жаропрочные сплавы, предназначенные для длительной службы, обычно подвергают старению при температуре выше рабочей. В противном случае при эксплуатации изделия в нем будут активно протекать структурные изменения, приводящие к разупрочнению и нестабильности свойств изделия. Очень часто термическую обработку жаропрочных сплавов проводят в режиме перестаривания. Режим старения следует выбирать с учетом условий закалки. С повышением температуры нагрева под закалку из однофазной области (выше Tq в сплаве Со на рис. 94) старение ускоряется из-за повышения концентрации закалочных вакансий, которая входит в предэкспоненциальный множитель А в выражении (23) для скорости зарождения новой фазы. Таким образом, С-кривые распада раствора на рис. 157 с повышением температуры закалки сдвигаются влево, причем этот сдвиг больше в низкотемпературной области, где роль закалочных вакансий особенно велика. Некоторые сплавы подвергают старению без специального нагрева под закалку. В таких случаях пересыщение раствора достигается ускоренным охлаждением с температуры конца затвердевания отливки или горячей обработки давлением. Упрочнение здесь не достигает максимально возможного для данного сплава из-за меньшей пересыщенности твердого раствора , но экономическая эффективность (исключение операции закалки) делает указанное старение целесообразным для ряда деталей. Для отдельных сплавов, например для сплава МЛ 12 системы Mg-Zn-Zr, старение отливок без специального нагрева под закалку является основным способом термической обработки. Скорость охлаждения после старения не влияет на свойства сплава. Обычно с температуры старения изделия охлаждают на воздухе. 2,- Ступенчатое старение Старение g выдержкой вначале при одной, а затем при другой температуре называют ступенчатым. Как правило, температуру первой ступени выбирают ниже, чем второй. Основная цель двухступенчатого (двойного) старения - создать большое число * См. режим 11 в табл. 8, ;р,ентров выделений на низкотемпературной ступени, когда пере--сыщенность твердого раствора велика (на рис. 138 степень пересыщенности Cq/Ci растет с понижением температуры Т), а затем на высокотемпературной ступени получить необходимую степень распада раствора и оптимальный размер выделений. В результате достигаются более высокая плотность и однородность распределения выделений, чем это возможно при одноступенчатом старении при повыщенной температуре. Допустим, что по условиям эксплуатации необходимо иметь искусственно состаренный сплав с выделениями промежуточной фазы. Если эта фаза при оптимальной температуре старения зарождается гетерогенно на дислокациях, границах зерен и субзерен, то плотность ее выделений сравнительно низкая. Если при этом она способна зарождаться на зонах ГП, то предварительное низкотемпературное старение, в том числе и естественное, может резко увеличить плотность выделения промежуточной фазы и измельчить ее на высокотемпературной ступени старения. Примером являются сплавы на базе системы А1-Zn-Mg (типа 1915), старение которых при 150-175° С обеспечивает повышенную коррозионную стойкость. В этих сплавах зоны ГП, образующиеся на низкотемпературной ступени (100° С), увеличивают плотность выделений т]-фазы (см. табл. 7) на высокотемпературной ступени (175° С), и в результате двойного старения достигается сочетание повышенной прочности и сопротивления коррозии под напряжением. Роль низкотемпературной ступени здесь может выполнять и естественное старение в течение одного месяца, но более эффективно проводить первое старение при 100° С в течение 10-20 ч. В производственных условиях изделия не всегда сразу после закалки можно загрузить в печи для искусственного старения, т. е. между закалкой и искусственным старением неизбежен перерыв, иногда весьма длительный. Следовательно, естественное старение, даже если оно специально не планируется, обычно предшествует искусственному, которое фактически является высокотемпературной ступенью двойного старения (непланируемое естественное старение называют вылеживанием после закалки). Поэтому закономерности ступенчатого старения представляют более широкий интерес, чем может показаться на первый взгляд. Эти закономерности бывают весьма сложными и часто не соответствуют нарисованной выше упрощенной схеме благотворного влияния предстарения. Рассмотрим практически важный случай сложной роли естественного старения на примере сплавов системы А1-Mg-Si, находящихся на разрезе А1-MgjSi или недалеко от него (сплавы типа авиаль). В этих сплавах при естественном старении образуются игольчатые зоны ГП, обогащенные магнием и кремнием, а при искусственном (170° С) - метастабильная р-фаза (см. табл. .7). Максимальное упрочнение достигается при искусственном старении. |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |