» » Принципы выбора режимов термической обработки магниевых сплавов
20.01.2015

Термическая обработка магниевых и алюминиевых сплавов имеет много общего, что объясняется отсутствием полиморфных превращений в этих металлах и близостью температур плавления алюминия и магния. В то же время на режимы термической обработки магниевых сплавов существенно влияют пониженные коэффициенты диффузии большинства компонентов в твердых растворах магния Низкие скорости диффузионных процессов в твердом магнии приводят в условиях неравновесной кристаллизации к сильному развитию дендритной ликвации (даже при малых скоростях охлаждения при затвердевании), облегчают фиксацию пересыщенных твердых растворов при закалке, затрудняют распад пересыщенных растворов при старении.
Дендритная ликвация вызывает снижение механических свойств и технологической пластичности слитков. Поэтому перед деформацией их подвергают гомогенизационному отжигу.
Принципы выбора режимов термической обработки магниевых сплавов

Магниевые сплавы подвергают также и рекристаллизационному от жигу, при выборе режимов которого необходимо учитывать склонность к росту зерна при повышенных температурах (рис. 39). Рекристаллизационный отжиг снижает прочность, но повышает пластичность магниевых сплавов и в значительной мере устраняет анизотропию свойств полуфабрикатов в продольном и поперечном направлениях. Полуфабрикаты, подвергнутые рекристализационном) отжигу, в маркировке после обозначения марки сплава содержат букву «М» (например, МА8М). Деформированные полуфабрикаты из магниевых сплавов отжигают также для снятия остаточных напряжении. Эту обработку проводят при температурах, более низких, чем используемые для рекристаллизационного отжига сразу же после технологической обработки, создающей остаточные напряжения.
Магниевые сплавы подвергают также закалке и старению для повышения прочностных свойств. Критические скорости охлаждения невысоки, и фиксация при закалке гомогенного состояния, соответствующего температуре нагрева под закалку, происходит уже при охлаждении на воздухе. Лишь для некоторых сплавов необходимо охлаждение струями воздуха или подогретой до 80—95° С водой.
Принципы выбора режимов термической обработки магниевых сплавов

Закалка приводит к существенному повышению прочностных, а иногда и пластических свойств сплавов, особенно это относится к литейным сплавам (рис. 40) При нагреве литейных сплавов под закалку при достаточно высоких температурах сетка выделений по границам зерен рассасывается и происходит хотя бы частичная гомогенизация, вследствие чего возрастает пластичность. Естественного старения большинства магниевых сплавов после закалки не происходит, и выдержка закаленных полуфабрикатов при комнатной температуре в течение длительного времени не изменяет структуры и свойств. Продолжительность искусственного старения магниевых сплавов значительно больше, чем алюминиевых. Искусственное старение магниевых сплавов повышает прочностные свойства закаленного материала, но эффект упрочнения сравнительно невелик (рис. 41). Распад пересыщенных растворов при искусственном старении промышленник магниевых сплавов, не содержащих редкоземельных элементов (РЗМ), происходит без промежуточных стадии. Из пересыщенного раствора сразу же выделяется стабильная фаза, имеющая с матрицей некогерентные границы. Именно этим в значительной мере объясняется невысокий прирост прочности при старении сплавов этой группы.
Распад твердого раствора в сплавах систем Mg—Zn—Zr—РЗМ происходит по многостадийной схеме во многом аналогично процессам, происходящим при старении алюминиевых сплавов типа Al—Cu. Поэтому упрочнение при старении сплавов этой группы довольно велико.
Характер выделений при старении зависит от скорости охлаждения после нагрева под закалку. При медленном охлаждении превалирует прерывистый распад, при котором образуется структура, аналогичная перлитной структуре стали. При больших скоростях охлаждения с закалочных температур последующее старение приводит к непрерывному распаду, когда выделяющиеся частички стабильной фазы равномерно распределяются по объему матрицы. В общем случае чем больше степень непрерывного распада по сравнению с прерывистым, тем выше прочностные и пластические свойства магниевых сплавов.
Магниевые сплавы применяют главным образом как жаропрочные, поэтому температура старения должна быть выше рабочих температур данного сплава с тем, чтобы в условиях эксплуатации не происходило слишком быстрой коагуляции упрочняющих фаз.
Эффект закалки и старения магниевых сплавов с содержанием легирующих элементов, близким к максимальной растворимости, существенно зависит от температуры нагрева под закалку, в связи с чем их нагревают до температур, близких к температуре солидуса или нонвариантных реакций (на 5-10°С ниже ее). Вследствие этого перепад температур в различных зонах печи во избежание пережога должен быть не более ±5° С.
Поскольку повышение прочностных характеристик магниевых сплавов при закалке по сравнению со свойствами отожженного или литого металла весьма велико, а старение не вносит значительного дополнительного упрочнения, магниевые сплавы часто подвергают только закалке, а фасонные отливки — гомогенизации с охлаждением на воздухе.
В табл. 12 приведены условные обозначения видов термической обработки изделий и полуфабрикатов из магниевых сплавов.
Принципы выбора режимов термической обработки магниевых сплавов