Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника
Посмотреть оригинал

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Для упрочнения алюминиевых сплавов применяют закалку и старение, а для устранения неравновесных структур и деформационных дефектов строения, снижающих пластичность сплава, — отжиг.

Закалка алюминиевых сплавов. Закалка заключается в нагреве сплавов до температуры, при которой избыточные интерметал- лидные фазы полностью или большей частью растворяются в алюминии, выдержке при этой температуре и быстром охлаждении до нормальной температуры для получения пересыщенного твердого раствора. Например, температура закалки сплавов системы А1—Си (рис. 184) определяется линией abc, проходящей выше линии предельной растворимости для сплавов, содержащих меньше 5,7 % Си, и ниже Эвтектической линии (548 °С) для сплавов, содержащих большее количество Си. При нагреве под закалку сплавов, содержащих до ~5 % Си, избыточная фаза СиА12 полностью растворяется, и при последующем быстром охлаждении фиксируется только пересыщенный а-твердый раствор, содержащий столько меди, сколько ее находится в сплаве. При содержании более 5 % Си в структуре сплавов после закалки будет пересыщенный a-твердый раствор состава, отвечающего точке Ь, и нерастворенные при нагреве кристаллы соединения СиА12.

Основной особенностью алюминиевых сплавов является малый интервал температур нагрева под закалку. Температура нагрева для сплавов А1—Си—Mg (Д16) — 485—505 °С, сплавов А1—Zn—

Рис. 184. Диаграмма состояния А1—Си:

штрвховая линия — температура вакалкн сплавов

Mg—Си (В95) 465—475 °С и Al- Си—Mg—Si (АКб) 515—525 °С. Более высокие температуры вызывают пере- жор (оплавление по границам зерен), что приводит к образованию трещин, пузырей на поверхности полуфабрикатов, снижаются сопротивление коррозии, механические свойства и сопротивление хрупкому разрушению. Выдержка должна быть минимальной,

обеспечивающей растворение избыточных фаз в твердом растворе.

Листы, плиты, прутки, полосы толщиной 0,5—150 мм выдер- жиьают нагрев 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 ч). За это время растворяются грубые выделения интер- металлидных фаз (см. рис. 183, а).

Охлаждение при закалке должно быть со скоростью выше критической. Под критической скоростью закалки понимают минимальную скорость охлаждения, которая предотвращает распад пересыщенного твердого раствора. Частичный распад твердого раствора снижает механические свойства и коррозионную стойкость после старения. Чаще для закалки применяют воду (i = = 10-М0°С). Во избежание частичного распада твердого раствора время переноса нагретого полуфабриката (детали) из печи в закалочный бак не должно превышать 15—30 с. Прокаливае- мость алюминиевых сплавов составляет dK = 120-4-150 мм (dK — критический диаметр).

После закалки сплавы имеют сравнительно невысокую прочность ав, а0)2 и высокую пластичность (6, ф).

Старение закаленных сплавов. После закалки следует старение, при котором сплав выдерживают при нормальной температуре несколько суток (естественное старение) или в течение 10—24 ч при повышенной температуре 150—200 °С (искусственное старение). В процессе старения происходит распад пересыщенного твердого раствора, что сопровождается упрочнением сплава. Распад пересыщенного твердого раствора происходит в несколько стадий в зависимости от температуры и продолжительности старения. Так, например, в сплавах А1—Си при естественном (при 20 °С) или низкотемпературном искусственном старении (ниже 100—150 °С) образуются зоны ГП-1 (см. с. 60).

Если сплав после естественного старения кратковременно (несколько секунд или минут) нагреть до 240—280 °С и затем быстро охладить, то упрочнение полностью снимается и свойства сплава будут соответствовать свежезакаленному состоянию. Это явление получило название возврат. Разупрочнение при возврате связано 6 тем, что зоны ГП-1 при этих температурах оказываются нестабильными и поэтому растворяются в твердом растворе, а атомы меди вновь более или менее равномерно распределяются в пределах объема каждого кристалла твердого раствора, как и после закалки. При последующем вылеживании 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 100 °С или несколько часов при 150 °С приводит к образованию зон ГП-2 большей величины с упорядоченной структурой, отличной от структуры a-твердого раствора. С повышением температуры старения процессы диффузии, а следовательно, и процессы структурных превращений, и самоупрочнение протекают быстрее. Выдержка в течение нескольких часов при 150—200 °С приводит к образованию в местах, где располагались зоны ГП-2, дисперсных (тонкопластинчатых) частиц промежуточной б'-фазы, не отличающейся по химическому составу от стабильной фазы 0 (СиА12), но имеющей отличную кристаллическую решетку- 0'-фаза когерентно связана с твердым раствором. Повышение температуры до 200—250 °С приводит к коагуляции метаста- бильной фазы и к образованию стабильной 0-фазы.

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 -> 0' 0 (СиА13).

Это общая схема распада пересыщенного твердого раствора в сплавах А1—Си справедлива и для других сплавов. Различие сводится лишь к тому, что в разных сплавах неодинаковы состав и строение зон, а также образующих фаз.

Для стареющих алюминиевых сплавов разных составов существуют и свои температурно-временные области зонного (образование зон ГП-1 и ГП-2) и фазового (0'- и 0-фаз) старения.

После зонного старения сплавы чаще имеют повышенный предел текучести и относительно невысокое отношение а0>2в -< 0,6ч-0,7, повышенную пластичность, хорошую коррозионную стойкость и низкую чувствительность к хрупкому разрушению (высокое значение /Cic) •

После фазового старения отношение a0i2/crB повышается до 0,9—0,95, а пластичность, вязкость, сопротивление хрупкому разрушению и коррозии под напряжением снижаются.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы