Охарактеризуйте сущность операции рекристаллизационного отжига, его виды и цели проведения?

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 9Следующая ⇒

Отжиг для разупрочнения сплавов, прошедших закалку и старение проводят при 360-450ºС с выдержкой 1-2ч. При этих температурах происходят полный распад пересыщенного твердого раствора и коагуляция упрочняющих фаз. Скорость охлаждения не должна превышать 30 ºС/ч. После отжига сплав имеет низкое временное сопротивление, удовлетворительную пластичность и высокую сопротивляемость коррозии под напряжением.

Охарактеризуйте сущность операции закалки, ее виды и цели проведения?

Закалка алюминиевых сплавов заключается в нагреве сплавов до температуры, отмеченной на рис. 9.13 линией авс,при которой избыточные интерметаллидные фазы полностью или большей частью растворяются в алюминии, выдержке при этой температуре и быстром охлаждении до нормальной температуры для получения пересыщенного твёрдого раствора. Например, температура закалки сплавов системы Al-Cu (рис. 9.13) определяется линией, проходящей выше предела растворимости для сплавов, содержащих меньше 5,7% Cu, и ниже эвтектической линии (548ºС) для сплавов, содержащих большее количество меди. При нагреве под закалку сплавов, содержащих до ~5% Cu, избыточная фаза CuAl₂ полностью растворяется, и при последующем быстром охлаждении фиксируется только пересыщенный α-твёрдый раствор, содержащий столько меди, сколько её находится в сплаве (рис. 9.14.б.). При содержании более 5% Сu в структуре сплавов после закалки будет пересыщенный α -твёрдый раствор состава, отвечающего точке б, и нерастворимые при нагреве кристаллы соединения CuAl_{2. .}

Основной особенностью алюминиевых сплавов является малый интервал температур нагрева под закалку. Температура нагрева для сплавов Al-Cu-Mg (сплав Д16) – 485-505ºС, сплавов Al-Zn-Mg-Cu (В95) – 465-475ºС и Al-Cu-Mg-Si (АК6) – 515-525ºС. Более высокие температуры вызывают пережог (оплавление по границам зёрен), что приводит к образованию трещин, пузырей на поверхности полуфабрикатов, снижающих сопротивление коррозии, механические свойства и сопротивление хрупкому разрушению. Выдержка должна быть минимальной, обеспечивающей растворение избыточных фаз в твёрдом растворе.

Листы, плиты, прутки, полосы толщиной 0,5-150 мм выдерживают при нагреве под закалку в селитровых ваннах в течение 10-80 мин., а в наиболее широко применяемых для этой цели электропечах с принудительной циркуляцией воздуха – 30-210 мин.

Выдержка фасонных отливок при температуре закалки более длительная - 2-15 час. За это время растворяются грубые выделения интерметаллидных фаз.

Охлаждение при закалке должно быть со скоростью выше критической. Под критической скоростью закалки понимают минимальную скорость охлаждения, которая предотвращает распад пересыщенного твёрдого раствора. Частичный распад твёрдого раствора снижает механические свойства и коррозионную стойкость после старения. Чаще для закалки применяют воду (t = 10-40ºС). Во избежание частичного распада твёрдого раствора время переноса нагретого полуфабриката (детали) из печи в закалочный бак не должна превышать 15-30ºС. Прокаливаемость алюминиевых сплавов составляет d_k = 120-150 мм (d_k – критический диаметр). После закалки сплавы имеют сравнительно невысокую прочность σ_в, σ_0,2 и высокую пластичность δ.

Охарактеризуйте сущность операции старения, его виды и цели проведения?

После закалки следует старение,при котором сплав выдерживают при нормальной температуре несколько суток (естественное старение) или в течение 10-24 часов при повышенной температуре 150-200ºС (искусственное старение). В процессе старения происходит распад пересыщенного твёрдого раствора, что сопровождается упрочнением сплава. Распад пересыщенного твёрдого раствора происходит в несколько стадий в зависимости от температуры и продолжительности старения. Так, например, в сплавах Al-Cu при естественном старении (t = 20ºС) или низкотемпературном искусственном старении (ниже 100-150ºС) на начальных стадиях распада в пересыщенном α-твёрдом растворе образуются объёмы (сегрегации), обогащённые компонентом растворителем Cu, получившие название зоны Гинье-Престона (ГП-1). Зона

ГП-1 представляет собой диски диаметром 4-6 нм и толщиной несколько атомных слоёв при сохранении кристаллической решётки α-твёрдого раствора.

Если сплав после естественного старения кратковременно несколько секунд или минут нагреть до 240-280ºС и затем быстро охладить, то упрочнение полностью снимается, и свойства сплава будут соответствовать свежезакалённому состоянию. Это явление получило название возврат.Разупрочнение при возврате связано с тем, что зоны ГП-1 при этих температурах оказываются нестабильными и поэтому растворяются в твёрдом растворе, а атомы Cu вновь более или менее равномерно распределяются в объёме каждого кристалла твёрдого раствора, как и после закалки. При последующем вылёживании сплава при нормальной температуре вновь происходит образование зон ГП-1 и упрочнение сплава. Однако после возврата и последующего старения ухудшаются коррозионные свойства сплава, что затрудняет использование возврата для практических целей.

Длительная выдержка при 100ºС или несколько часов при 150ºС приводит к образованию зон ГП-2 большей величины с упорядоченной структурой, отличной от структуры α-твёрдого раствора. С повышением температуры старения процессы диффузии, а, следовательно, и процессы структурных превращений, и упрочнение протекают быстрее. Выдержка в течение нескольких часов при 150-200ºС приводит к образованию в местах, где располагались зоны ГП-2, дисперсных (тонкопластинчатых) частиц промежуточной метастабильной Θ` фазы, не отличающейся по химическому составу от стабильной фазы Θ (CuAl₂), но имеющей отличную кристаллическую решётку; Θ`-фаза когерентно связана с твёрдым раствором.

Повышение температуры до 200-250ºС приводит к коагуляции метастабильной фазы и к образованию стабильной Θ-фазы (Рис.1в).

Таким образом, при естественном старении образуются лишь зоны ГП-1. При искусственном старении последовательность структурных изменений можно представить в виде следующей схемы: ГП-1 – ГП-2 – Θ` – Θ (CuАl₂). Эта общая схема распада пересыщенного твёрдого раствора в сплавах Al-Cu справедлива и для других сплавов. Различие сводится лишь к тому, что в разных сплавах различные составы и строение зон, а также образующихся фаз. Для стареющих алюминиевых сплавов разных составов существуют и свои температурно-временные области зонного (образование зон ГП-1 и ГП-2) и фазового (образование Θ`- и Θ фаз) старения.

После зонных старений сплавы чаще имеют повышенный предел текучести и относительно невысокое отношение σ_в//σ_0,2 < 0,6-0,7, повышенную пластичность, хорошую коррозионную стойкость и низкую чувствительность к хрупкому разрушению (высокое значение К1с). После фазового старения отношение σ_в/σ_0,2 повышается до 0,9 – 0,95, и пластичность, вязкость, сопротивление хрупкому разрушению и коррозии под напряжением снижаются.

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 291; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!