являють собою тонкі пластинчасті дископодібні області товщиною в кілька атомних шарів (5 ... 10 Г…) і довжиною в кілька десятків атомних шарів (40 ... 100 Г…). Зміст міді в зонах ДП підвищено, але воно не відповідає формулі СuА1 2 . Утворення зон Гинье-Престона створює великі напруги в кристалах і дробить блоки мозаїки, що призводить до підвищення твердості і міцності.
При природному старінні (20 В° С) міцність стає максимальною через чотири-п'ять діб після гарту, причому швидкість зміцнення в перші години значно менше, ніж у наступні, але потім інтенсивність зміцнення убуває. Початковий період, що характеризується відсутністю або дуже слабким підвищенням міцності, називається інкубаційним. В цей час (2-3 години) сплав має великий здатністю до пластичної деформації і загартовані деталі можна піддавати згинанні, відбортовці, розклепуванням заклепок і т.д. Інкубаційний період можна продовжити, зберігаючи загартовані деталі при низьких температурах. На рис. 10.4 показана мікроструктура природно состаренного дуралюмина Д1. На малюнку крім a-твердого розчину видно темні включення марганцевистої і залізовмісних фаз.
В
Рис. 10.4. Мікроструктура загартованого та природно состаренного дуралюмина Д1, х150
Природно постарене стан сплаву є нестійким. Якщо недовго витримати підданий природному старінню алюмінієвий сплав при температурі 200 ... 250 В° С, то він разупрочнітся і придбає властивості, характерні для свежезакаленного стану. Сплав знову набуває здатність до природного старіння. Це явище (тобто повернення до свежезакаленному станом після короткочасного нагрівання) називається обробкою на повернення, або поверненням.
Швидкість старіння сильно залежить від температури. При штучному старінні спочатку досить швидко спостерігається зміцнення, а потім починається разупрочнение сплаву і в кінцевому підсумку сплав прагне перейти в рівноважний стан (a-тведого розчин + q-фаза). Крім цього, максимальна твердість і міцність, як правило, бувають тим нижче, чим вище температура старіння. Тому штучне старіння треба своєчасно зупинити, не допускаючи перестаріванія. Актуальною є задача визначення оптимальних параметрів процесу штучного старіння.
Штучне старіння протікає в кілька стадій. Перша стадія така ж, як і при природному старінні. Утворені при цьому перші маленькі зони Гинье-Престона прийнято називати ЗДП-1. Друга стадія полягає у збільшенні зон ГП (товщина їх 10 ... 40 Г…, діаметр 200 ... 300 Г…). Ці зони називають ЗДП-2. Зміст міді в зонах ДП-2 досягає стехіометричного співвідношення, відповідного хімічній формулі q-фази - СuАl 2 . Принциповою різниці між ЗДП-1 і ЗДП-2 немає. Освіта ЗДП-2 супроводжується подальшим збільшенням твердості і міцності сплаву.
Подальше підвищення температури або збільшення витримки при підвищених температурах (наприклад при 100 В° С) призводить до перетворення ЗДП-2 в фазу, що позначається через q Вў. За складом ця фаза така ж, як і q, але вона ще не відокремилася і її кристалічна решітка когерентно пов'язана з кристалічною решіткою a-твердого розчину. Це третя стадія процесу штучного старіння. На цій стадії ще можливе часткове зміцнення сплаву, але може початися і процес разупрочнения.
Четверта стадія настає тоді, коли q Вў-фаза перетворюється в стабільну q-фазу і починається її коагуляція. На цій стадії і далі спостерігається разупрочнение сплаву. Структура його прагне до рівноважної, твердість і міцність знижуються до відповідних характеристик відпаленого сплаву. p> Процес штучного старіння дуралюмина зазвичай припиняється при досягненні в сплаві максимальних характеристик твердості і міцності.
При фазовому старінні, яке, як правило, є штучним, перестаріваніе пов'язано з укрупненням інтерметалідних вторинних фаз і їх коагуляцією. Тому режими старіння для таких сплавів повинні бути також оптимальними.
Завдання та методичні рекомендації
1. Накреслити частина діаграми Al-Cu, вказати на ній сплав Д1 (Аl + 3,8 ... 4,8% Сu + 0,4 ... 0,8% Мg + 0,4 ... 0,8% Мn). Вибрати для нього температуру нагрівання під загартування. Показати на діаграмі стану інтервал гартівних температур для інших сплавів.
2. Провести загартування зразків із заданого сплаву (Д1, Д16 або іншого термічно зміцнюваного сплаву). Заміряти твердість (НRВ) зразків після гарту, оцінити вплив загартування на властивості.
3. Експериментально дослідити процес природного старіння, для чого через кожні 15 хв вимірювати твердість загартованого зразка (під час занять), а потім провести вимірювання твердості через 3, 7 (бажано) і через 14 діб (на наступному занятті). p> 4. Експериментально дослідити процес штучного старіння в протягом різного часу при постійній температурі (120 або 150 В° С). Для цього загартовані зразки з приблизно однаковою твердістю в кількості 4 шт. помістити в піч із заданою температурою, потім витягувати по одному зразку через 5,...
