Оглавление:
Термическая обработка сплавов с переменной растворимостью компонентов в твердом состоянии
- Термическая обработка сплавов, при которой растворимость компонентов в твердом состоянии изменяется Благодаря различной растворимости компонентов в твердом состоянии сплав может быть значительно упрочнен термической обработкой. Благодаря этому данный вид сплава, то есть сплав возраста, в настоящее время широко используется в качестве конструкционного материала высокой прочности и высокой прочности.
Приложите сплав вызревания к основанию алюминия, меди, утюга, никеля, кобальта, титана, ЕТК. В качестве примера системы с промежуточным соединением, рассмотрим принцип упрочняющей термической обработки стареющих сплавов(рис. 5.4, а). Рисунок 5.4.Диаграмма состояния компонента, изменяющего свою растворимость в твердом состоянии： а-равновесная фигура; 6-число первичных ( / ) и вторичных (2) кристаллов в сплаве различного состава с температурой 20-25 g’C AL1B (прямоугольная высота пропорциональна массе всего сплава）
Термореактивные сплавы включают сплавы от точки А до промежуточных соединений ATVL. Людмила Фирмаль
При охлаждении из твердого раствора a, кристаллы atvl gay являются separated. In кроме того, чем выше степень упрочнения, тем больше масса вторичных кристаллов равновесного сплава (рис. 5.4.6). Например, рассмотрим сплав / композицию точки с с двухфазной структурой, состоящей из кристалла твердого раствора при равновесии и концентрации точки α и относительно большого вторичного кристалла а «VP».Сопротивление движению дислокаций возрастает по мере уменьшения расстояния между упрочняющими частицами (т. е. сплав / становится прочнее, когда вместо небольшого числа крупных включений образуется большое количество мелких включений).
Самым большим препятствием для движения дислокаций、 Расстояние между 25 и 50 атомами friends. In в большинстве стареющих сплавов желаемая дисперсионная структура образуется в результате термической обработки, которая состоит из 2 операций упрочнения и 1 операции старения. В процессе закалки сплав нагревается до температуры, обеспечивающей распад вторичных кристаллов. Для рассматриваемого сплава это будет температура, несколько превышающая t ’(см. рис.5.4, а).
- Быстрое охлаждение от температуры закалки полностью подавляет процесс разделения вторичных кристаллов, в результате чего образуется однофазная alloy. It пересыщен твердым раствором компонента B. Пересыщение твердого раствора оказывает относительно небольшое влияние на увеличение твердости и прочности, а пластичность сплава незначительно изменяется. Пересыщенный твердый раствор представляет собой неравновесную структуру с повышенным уровнем свободного energy.
So, когда подвижность атома будет достаточно большой, твердый раствор разложится и начнется процесс старения. Старение, которое происходит при высоких температурах, называется artificial. In сплавы на основе легкоплавких металлов стареют при температуре 20-25°С в процессе старения после закалки. Такое старение называется естественным. С возрастом концентрация пересыщенных компонентов твердых растворов уменьшается.
Этот компонент расходуется на образование выделений. Людмила Фирмаль
Типы осадков(кристаллическая структура), их размер и характер сопряжения с решеткой твердых растворов Только» несколько » Чангов, например, некоторых твердых магнетиков, оптимальная структура образуется при охлаждении от температуры закалки с постоянной контролируемой скоростью. Эта скорость выбрана таким образом, что при значительном переохлаждении выделяются частицы 2-й фазы. Это обеспечивает малый критический размер ядра. В большинстве сплавов старение приводит к образованию нескольких типов осадков.
Для перестройки атомов в твердом растворе, включая зарождение осадка, необходимо преодолеть определенные энергетические барьеры. Величина этого барьера называется энергией активации. Энергия активации зарождения и роста осадков зависит от того, насколько пространственная решетка осадков отличается от пространственной решетки основного твердого раствора.
Из-за небольшой разницы в решетке энергия активации становится меньше, а при большой энергии происходит активация increases. As температура повышается, кинетическая энергия атома увеличивается, что делает его более вероятным для преодоления более высокого энергетического барьера. Уменьшение свободной энергии при разложении пересыщенного твердого раствора максимизируется при осаждении равновесных кристаллов A, V, но обычно зарождение таких кристаллов со сложными пространственными решетками возможно только при достаточно высоких температурах. temperatures.
At низкие температуры Неравновесные осадки со старением и более простой кристаллической структурой происходят. Рисунок 5.5.Виды разрядов из пересыщенных твердых растворов： Шесть） В общем случае при разложении пересыщенного твердого раствора может происходить образование следующих типов (перечисленных в порядке увеличения энергии активации нуклеации): 1) зона Гвинеи Престон; 2) метастабильные фазовые кристаллы. 3) стабильные фазовые кристаллы. Зона Гинье Престона (зона ГП) представляет собой очень малый (Су-6-микроскопический) объем твердого раствора с резким увеличением концентрации растворенных компонентов и поддерживает решетку растворителя.
Накопление растворенных атомов вызывает локальные изменения периода решетки твердого раствора. Например, поскольку существуют значительные различия в размерах атомов A и B, как это видно в сплавах A1-Cu, зона GP имеет толщину (с учетом искажения решетки), межатомное расстояние (рис.5.5, l), диаметр 10 50 Нм. Диск естественно ориентирован против решетки пространства растворителя. Незначительные различия в атомном диаметре компонента, такого как сплав Al-Zn、 1 в дюралюминий не будет предложено назвать исследователей, которые впервые обнаружили их. С） а-Гвинея-пресс — гоназон; / — атомы предпочтительны.
2-растворенные атомы; Б-Мста стабильной фазе Кристалла (последовательный выпуск); в-стабильная кристаллическая фаза (развязка） Зона концентрации имеет сферическую форму 1. Большое количество зон HP блокируют движение дислокаций. Более высокое напряжение необходимо для того, чтобы дислокация прошла через зону и область искажения в сетке вокруг нее. Метастабильная фаза имеет иную пространственную решетку, чем твердый раствор, но имеет сходство с расположением атомов в определенной атомной плоскости 1 или 2 Другой решетки, вызывая образование когерентной (или полукогерентной) границы раздела.
Когерентная граница, в которой имеются определенные различия в кристаллической структуре, приводит к появлению переходных зон с искаженной решеткой (рис. 5.5.6).Высокая дисперсность является свойством неустойчивой фазы, что значительно повышает устойчивость к дислокациям. Стабильная фаза АХФ имеет сложную пространственную решетку с небольшим числом симметричных ячеек и большим числом атомов в элементарной ячейке.
Вторичные кристаллы, которые имеют стабильную структуру в большинстве сплавов, выделяются как довольно крупные частицы. Основные различия в кристаллической структуре твердого раствора Стабильные кристаллы приводят к образованию некогерентных интерфейсов (рис. 5.5, В), что сводит к минимуму искажение решетки твердого раствора вблизи interface. It видно, что упрочнение сплава при образовании стабильных кристаллов AmBn меньше, чем при образовании зон GB и метастабильных когерентных кристаллов.
Кривую старения (рис. 5.6) принято строить по координатам твердость (интенсивность) — продолжительность старения (постоянная температура). Определяя зону GP, условно предполагаем, что достигается максимальное упрочнение сплава I (см. рис. 5.4). Температура t0 выбирается настолько низкой, что разложение пересыщенного твердого раствора не происходит, поэтому не происходит изменения твердости (прочности) закаленного сплава. Старение при температуре вызывает увеличение прочности за счет образования Зоны ГП.
Если этой температуры недостаточно для активации зарождения метастабильных кристаллов, то твердое тело 1b (прочность) достигает своего максимального значения и в дальнейшем не изменяется в течение длительного времени (рис.5.6, сплошные линии).Если температура t достаточна для зарождения метастабильных кристаллов, то твердость после достижения максимума начинает снижаться, и сплав становится «перегруженным» (рис. 5.6, ломаные линии 2. сходство расположения атомов в определенной плоскости и направлении называется структурно-размерным соответствием. Рисунок 5.6.
Изменение твердости при старении сплава I (см. Рисунок 5.4).Схема： / — Формирование зоны ГП. 2-образование фазы mstasgabile; 3-образование стабильной фазы AWB» 1 атомный радиус повреждения AI 0,143 Нм, атом Радиус Cu равен 0,128 Нм, атомный радиус равен 7.Р-0,138 Нм. Вая линия).Первоначально замена GN-зоны стабильными кристаллами приводит к снижению твердости, что приводит к превращению этих кристаллов в стабильные кристаллы Адаб, что приводит к более длительному времени старения.
Если время выдержки достаточно длительное, происходит затвердевание стабильных кристаллов. Затвердевание — это рост N-фазных кристаллов, распределенных в виде включений на основе сплава. Рост кристаллов Фазы 2 происходит за счет распада мельчайших, а потому нестабильных частиц и последующей диффузии растворенных компонентов в более стабильные. Затвердевание приближает структуру сплава к равновесию. старение при температуре Т2 начинается с осаждения очень устойчивых кристаллов, появление которых не приводит к созданию такой высокой интенсивности, как в случае разделения зоны ГП (в зависимости от условий).
Поскольку температура старения выше, чем в предыдущем случае, она быстрее достигнет максимального значения кривой старения. Сверхобработка также протекает более быстрыми темпами-образование кристаллов АТБ и их покрытие. старение при температуре r3 не вызывает значительного упрочнения сплава, из-за стабильного кристалла АТВ Размер больше температуры / 2 и затвердевает быстрее. Степень затвердевания при старении может быть очень высокой. Таким образом, твердость и переходная стойкость дюраля в оптимальных условиях старения в 3 раза выше, чем у бериллиевой бронзы.
Термическая обработка, в результате которой образуется стабильная структура(стабильный Кристалл а, «VP после затвердевания»), называется стабилизацией. Этот термин подчеркивает получение более стабильной структуры, в которой сплав может нагреваться в рабочих условиях.
Смотрите также:
Материаловедение — решение задач с примерами
