Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
Благодаря изменению твердости в результате фазового превращения железные материалы по своим свойствам с помощью термообработки могут удовлетворять широкому диапазону требований по твердости. Такой возможности регулирования свойств не имеют металлы, которые в твердом состоянии не обнаруживают фазового превращения (полиморфизма). Регулирование прочностных свойств с помощью термообработки распада твердого раствора и выделения метастабильных промежуточных фаз. Этот процесс известен как дисперсионное твердение.
Свое первое и очень значительное применение этот вид повышения прочности нашел у алюминиевых сплавов, которые, таким образом, стало возможным превратить в конструкционный материал, отвечающий широкому диапазону требований прочности. Например, Al 99,5 имеет предел прочности при растяжении 70 Н/мм2 и предел текучести примерно 40 Н/мм2. С этими показателями алюминий как конструкционный материал, который должен удовлетворять определенным требованиям прочности, не применяется. Сплавы AlZnMgCu достигают твердости в состоянии теплого дисперсионного твердения примерно 600 Н/мм2 и открывают, таким образом, области прочности, которые должны соответствовать мелкозернистым конструкционным сталям или частично также улучшенным сталям (табл. 13.3.1).
Значительного повышения прочности путем дисперсионного твердения можно достигнуть не только у алюминиевых сплавов, но и у многих других. Сюда относятся сплавы на основе магния, титана, кобальта, меди, никеля, свинца, а также сплавы из благородных металлов. Именно у свинца, который в общем не применяется как конструкционный материал с определенными прочностными свойствами, дисперсионное твердение может играть роль в повышении прочности, например, когда свинец применяется в виде пластин в аккумуляторах.
Дисперсионное твердение может применяться также в стали дополнительно к изменению твердости в результате действия фазового превращения. У такой мартенситной стали, имеющей дисперсионное твердение, при одинаковых прочностных характеристиках со сталью, изменившей твердость в результате фазового превращения, достигается лучшая вязкость, особенно лучшая вязкость разрушения КIc.
Мартенситное дисперсионное твердение достигается благодаря добавлению способных к выделению элементов, таких, например, как Al, Ti, Mo, Co, к бедным углеродом FeNi-сплавам. Благодаря дисперсионному твердению пластичный FeNi-мартвнсит принимает высокие значения прочности -от 1000 до 2000 Н/мм2 при удлинениях, при разрыве все же еще от 5 до 12%. Дисперсионное твердение первый раз было описано в 1906 г. Примерно с 1930 г. дисперсионное твердение широко применяется в технических целях.