мінієвих сплавах при загартуванні й старінні, розглянемо на прикладі термообробки сплавів алюмінію з міддю типу дуралюмина, наприклад Д1. Склад сплаву Д1 - Аl + 3,8 ... 4,8% Сu + 0,4 ... 0,8% Мg + 0,4 ... 0,8% Мn. Діаграма стану Al - Сu (СuАl 2 ) показана на рис. 10.1, а схема загартування і старіння дуралюмина - на рис. 10.3. br/>
В
Рис. 10.1. Діаграма стану Al - Сu (СuАl 2 ) і інтервал гартівних температур
Як видно з рис. 10.1, при кімнатній температурі в алюмінії розчиняється 0,2% міді. Максимальна розчинність міді в алюмінії при температурі 548 В° С (точка Е) становить 5,7%. Всі сплави із вмістом міді до 5,7% шляхом нагрівання вище лінії GЕ можуть бути переведені в однофазне стан. У рівновазі в цих сплавах при кімнатній температурі структура складається з a-твердого розчину міді в алюмінії і інтерметаллідним фази СuАl 2 (q-фаза) (рис.10.2).
Температура нагріву дуралюмина під загартування вибирається так, щоб при нагріванні розпалася q-фаза і вся мідь перейшла в a-твердий розчин в алюмінії. На діаграмі ця температура вище лінії GЕ. При досить великому вмісті в сплаві міді його легко перегріти вище ліній АЕ. Це призведе до Догори плавлення сплаву, що неприпустимо. Тому температуру нагрівання сплаву під загартування витримують з жорстким допуском (для дуралюмина Д1 - 500 + 5 В° С). Найбільш стабільні результати виходять при нагріванні деталей в розплаві солей. Загартування деталей з дуралюмина проводиться у воді. br clear=all>
В
h1> Рис. 10.2. Мікроструктура деформованого отоженая дуралюмина Д1, х150.
Зерна твердого розчину і кристали CuAl 2 по їх кордонів
В
Рис. 10.3. Схема загартування і старіння дуралюмина Д1
Іноді для зменшення рівня внутрішніх напружень і запобігання тріщиноутворення при загартування воду в гартівної ванні нагрівають до температури 60 ... 80 В° С.
У результаті загартування в сплаві Д1 фіксується пересичений твердий розчин міді в алюмінії. p> Твердість і міцність сплаву збільшуються незначно, але одночасно з цим підвищується пластичність. Пояснюється це тим, що наявна в сплаві після відпалу q-фаза концентрується на межі зерен, що сприяє охрупчіванію сплаву і знижує пластичність. У загартованому ж сплаві q-фаза відсутня, і тому пластичність пересичені a-твердого розчину стає вище. Властивості дуралюмина на прикладі сплаву Д16 в різному стані дані в табл. 10.1. br/>
Таблиця 10.1 Властивості дуралюмина Д16 після різних видів термообробки
Види термообробки
Межа міцності s в , МПа
Відносне подовження
d,%
/о
Відпал
200
25
Загартування
250
30
Загартування + природне старіння
470 ... 500
10
Загартування + штучне старіння
420 ... 450
8
Нагрівання дуралюмина під загартування до температур, близьких до температури плавлення, призводить до утворення в сплаві великої кількості вакансій. При загартуванню значна частина цих вакансій фіксується, що сприяє дифузії міді в загартованому сплаві. Цим може бути пояснений феномен досить високоїдифузійного рухливості атомів міді в загартованому сплаві навіть при кімнатній температурі.
У пересиченому і нестійкому твердому розчині, отриманому при загартуванню, відбуваються зміни, що призводять до подальшого зміцнення сплаву. Процеси ці називаються старінням. p> Якщо старіння протікає при кімнатній температурі, то його називають природним старінням, якщо ж при підвищених температурах - штучним старінням. Старіння може бути зонним і фазовим. Найбільш типовим явищем у загартованих сплавах є фазовий старіння, коли при підвищених температурах (тільки штучне старіння!) з пересичені твердого розчину виділяються дрібнодисперсні зміцнюючі інтерметаллідним фази (наприклад, фаза MgZn 2 у високоміцних алюмінієвих сплавах типу В95).
У дуралюмина має місце зонне старіння, і зміцнення не пов'язане з розпадом твердого розчину. Рентгеноструктурний і металографічний аналіз показує, що при старінні, коли сплав досягає максимальної міцності, надлишкові інтерметаллідним фази в сплаві відсутні.
Зміцнення пов'язано з дифузією міді в загартованому сплаві і освітою усередині кристалів зон підвищеної концентрації міді, так званих зон Гинье-Престона (ЗДП). Зони Гинье-Престона ...
