Для изготовления детали выбран сплав Д1. Какой химический состав этого сплава? Опишите, каким видам термической обработки он подвергается. В чем сущность процесса старения? - Технологии в металлургии

Сплав Д1 - относится к числу дюралюминов.

Такой вид сплавов обладает достаточно высокой прочностью, пластичностью и относится к числу нормальных дюралюминов [7, с.71].

Он упрочняется термической обработкой.

Сплав хорошо обрабатывается в холодном и горячем состояниях. Температурный интервал горячей деформации 310-470°C [7, с.71]. Охлаждение после горячей деформации на воздухе. Прессованные профили имеют пониженную коррозионную стойкость. Сплав хорошо сваривается точечной сваркой. Профили из сплава Д 1 могут поставляться в закаленном и естественно состаренном, а так же в отожженном состояниях.

Процесс старения сплавов - это изменение механических, физических и химических свойств металлов и сплавов, обусловленное термодинамической неравновесностью исходного состояния и постепенным приближением структуры к равновесному состоянию в условиях достаточной диффузной подвижности атомов [3, с.83].

При быстром охлаждении от высоких температур (при закалке) или после кристаллизации и горячей пластической деформации) металлы и сплавы полностью или частично сохраняют атомную структуру, характерную для высокотемпературного состояния [3, с.83].

В чистых металлах неравномерность этой структуры состоит в избыточной (для низких температур) концентрации вакансий и наличии других дефектов кристаллической структуры.

В сплавах неравновесность структуры может быть связана с сохранением фаз, неустойчивых при низких температурах. Наиболее важно старение сплавов, обусловленное процессами распада пересыщенного твердого раствора.

Состояние пересыщения твердого раствора возникает после охлаждения сплавов от высоких температур, поскольку обычно с повышением температуры растворимость примесей (или специально вводимых легирующих элементов) растет.

Имеется большое число сплавов, для которых старение проводится как специальная операция термической обработки, как и для данного сплава

Д 1 и обеспечивает получение комплекса важных механических или физических свойств.

Кроме высокой прочности, стареющие сплавы могут приобретать и др. ценные свойства, например высокую коэрцитивную силу.

При достаточно большой степени пересыщения твердый раствор оказывается полностью нестабильным и его расслоение идет во всей массе материала с образованием сначала неоднородного твердого раствора с непрерывно меняющимся составом, а затем периодически расположенных частиц с четкими границами раздела. Распад такого типа называется спинодальным и наблюдается в ряде технически важных сплавов (сплавы для постоянных магнитов типа кунифе). Более общим для стареющих сплавов является метастабильное состояние твердого раствора, распад которого должен идти путем образования и роста зародышей новой фазы, а процесс зарождения требует преодоления энергетического барьера. Этот барьер оказывается существенно пониженным при образовании когерентных частиц, т. е. частиц, у которых кристаллическая решетка упруго сопряжена с решеткой исходного твердого раствора. При сравнительно низких температурах распад твердых растворов часто останавливается на стадии образования зон - весьма дисперсных областей, обогащенных избыточным компонентом и сохраняющих кристаллическую структуру исходного раствора, впервые обнаруженных по эффектам диффузного рассеяния рентгеновских лучей (зоны Гинье - Престона). С помощью электронной микроскопии зоны Гинье - Престона наблюдали в сплавах Al - Ag в виде сферических частиц диаметром Старение металлов10A, в сплавах Al - Cu - в виде пластин толщиной порядка периодов решетки (<10A). Образование зон характерно для так называемого естественного старения, которое протекает при комнатных температурах в случае сплавов на основе Al, а также низкоуглеродистой стали или технического железа, где имеется твердый раствор, пересыщенный углеродом или азотом. В некоторых случаях зоны можно рассматривать как зародыши фазы выделения.

Понятию "естественное старение" противопоставляется "искусственное старение", которое в случае алюминиевых сплавов (исторически первых материалов, упрочняемых старением) проводилось при повышенных температурах (выше 100°С); в современной литературе вместо этих терминов чаще используются термины "низкотемпературное старение" и "высокотемпературное старение". В связи с различиями процесса распада в разных температурных интервалах для некоторых сплавов оптимальный комплекс свойств достигается после сложного старения в определенной последовательности при низкой и при более высокой температурах.

Различают два основных механизма распада пересыщенного твердого раствора: непрерывный, который идет путем образования и роста отдельных зародышей - частиц фазы, содержащей избыточный компонент твердого раствора, и прерывистый (или ячеистый), при котором возникают и растут ячейки или колонии, состоящие обычно из равновесных фаз - новой фазы, обогащенной избыточным компонентом, и обедненного (равновесного) твердого раствора. В первом случае частицы образуются по всему объему и их рост сопровождается постепенным и непрерывным обеднением матричного твердого раствора. Во втором случае происходит движение границы раздела колония - непревращенная область твердого раствора. Колонии имеют обычно пластинчатое строение, зарождаются на границе зерна, и их движущийся фронт представляет собой подвижную высокоугловую границу с зерном исходного твердого раствора.

Сравнительно слабая холодная пластическая деформация, сама по себе не очень сильно меняющая свойства материала, существенно ускоряет процессы размежевания компонентов твердого раствора, которые приводят к образованию сегрегатов (а затем выделений) возле дислокаций. Этот суммарный эффект деформации и старения ("деформационное старение") резко ухудшает вязкость и пластичность сплавов, что особенно нежелательно для материалов, подвергаемых глубокой штамповке (например, листовая сталь для автомобилестроения). Специальным легированием и термической обработкой можно существенно снизить вредные эффекты старения.

Похожие статьи




Для изготовления детали выбран сплав Д1. Какой химический состав этого сплава? Опишите, каким видам термической обработки он подвергается. В чем сущность процесса старения? - Технологии в металлургии

Предыдущая | Следующая