» » Термообработка дисперсионно твердеющих сплавов
23.01.2015

Из представленных предпосылок и поведения сплавов, подверженных твердению, которые должны обладать уменьшающейся с температурой растворимостью по меньшей мере для одного компонента, образуется температурный режим термообработки, необходимый для дисперсионного твердения. Последовательность шагов термообработки для дисперсионного твердения следующая:
1. Обработка на твердый раствор (гомогенизация).
2. Закалка.
3. Выдержка в двухфазной области.
Температура для отдельных этапов (рис. 13.3.3) определяется по концентрации способного к выделению компонента и по требуемому состоянию выделения. Чем выше концентрация, тем выше должна быть соответственно возрастающей предельной линии растворимости температура, чтобы все атомы компонента сплава довести до растворения в твердом растворе. Так, при концентрации с2, чтобы достигнуть гомогенного твердого раствора, необходима более высокая температура, чем при концентрации C1 (рис. 13.3.4).
Для уменьшения продолжительности отжига для растворения выбирается вообще температура несколько ниже эвтектической. Если концентрация превышает, как это имеет место при с3, максимальную растворимость, то, естественно, в твердом состоянии нельзя больше достичь гомогенизации. Возможно только частичное дисперсионное твердение при закалке из гетерогенного состояния. Поэтому в дисперсионном твердении участвует лишь часть второй компонента, растворенного в соответствии с температурой гомогенизации.
Термообработка дисперсионно твердеющих сплавов

Вторая фаза в гетерогенной области с помощью термообработки в этом случае не растворяется, она после закалки находится еще в состоянии равновесия, как при медленном охлаждении из расплава. Часть компонентов сплава, принудительно растворенная в твердом растворе, достигает растворимости, соответствующей выбранной температуре диффузионного отжига. Она находится несколько ниже максимальной растворимости, так как температура диффузионного отжига должна быть выбрана ниже эвтектикалей, чтобы избежать расплавления.
После выплавки в таких сплавах наряду с нерастворяющейся равновесной фазой встречаются метастабильные промежуточные состояния, способствующие дисперсионному твердению только в зоне α-твердого раствора. Такой сплав с концентрацией C3 имеет значения твердости, которые в большой степени соответствуют значениям твердости при концентрации C2 (см. рис. 13.3.4). Сплав, гетерогенный уже в равновесном состоянии, с концентрацией C3 имеет, однако, при этом более низкие показатели прочности, чем сплав с2; особенно заметна более низкая вязкость разрушения и более высокая чувствительность к коррозии. Поэтому нелогично выбирать для повышения прочности путем дисперсионного твердения концентрации компонентов сплава, которые выходят за пределы максимальной растворимости в твердом состоянии и таким образом поэтому не допускают однофазное образование твердого раствора.
Чем выше перенасыщение твердого раствора, тем больше движущая сила, которая вызывает распад. Чтобы получить после гомогенизации (см. рис. 13.3.3) по возможности максимальную степень перенасыщения, т.е. подавить распад во время охлаждения, нужно стремиться к резкому охлаждению от температуры гомогенизации до комнатной температуры. Вообще закалка от температуры гомогенизации производится в воде.
Температурой выдержки определяются форма и ход распада. При высокой температуре выдержки вблизи границы двухфазной области происходит распад вблизи равновесного состояния. Поэтому образуется двухфазная структура, подобная образующейся при медленном охлаждении. С падением температуры выдержки ниже граничной линии между гетерогенной и гомогенной областями диффузия осложняется все больше и больше, и это в значительной степени препятствует или замедляет перемещение атомов для образования второй выделяющейся фазы. Это означает уменьшение путей диффузии со снижением температуры и, следовательно, меняет расположение атомов, которые все больше удаляются от равновесной структуры фазы.
Так как эффект дисперсионного твердения весьма значительно обусловлен тонкодисперсными метастабильными промежуточными состояниями, то температура выдержки должна располагаться много ниже границы фаз, т.е. температуры твердого раствора в равновесии. Только таким образом достигается то, что вследствие коротких путей диффузии на многих местах в переохлажденном гомогенном твердом растворе при большей движущей силе происходит перемещение атомов в метастабильные промежуточные состояния.