Значение диаграммы состояний

 

1) по диаграмме состояний для любого сплава можно установить все превращения. Конечную структуру, получить представление о его механических свойствах;

2) по ДС можно предсказать характер изменения физических свойств;

3) по ДС можно определить технологические свойства сплавов, легче деформируется диаграмма (1), чем (2) – см. предыдущий параграф;

4) лучшие литейные качества имеет эвтектический сплав;

5) по ДС для любого сплава можно указать какую термическую обработку, с какой целью для него можно применить. Любой сплав при нагреве может оказаться всего в 3-х ситуациях:

- нет никаких превращений вплоть до начала плавления – (1) и (2);

- сплав при нагреве проходит через линию переменной растворимости (3);

- изменяется тип кристаллической решетки при нагреве сплава (4).

 

ЧАСТЬ 2

 

Термическая обработка сплавов

 

Любая термическая обработка (ТО):

Основные операции:

1. Отжиг – температуры различные, в зависимости от цели, как правило медленный нагрев, длительные выдержки, всегда медленное охлаждение (20-200˚С/час с печью).

2. Закалка – температура разная, но всегда связана с критической точкой, всегда используется быстрое охлаждение (масло - 60˚С/час, вода - 600˚С/час, вода+NaCa(10%) – 1200˚С/час)

Цель: получить не равновесную структуру.

 

Глава 1. Термическая обработка сплавов, компоненты которых имеют переменную растворимость

 

 

Фазы: ж, α-твердый раствор, раствор замещения А(В), A_mB_n – промежуточная фаза. 0f – линия переменной растворимости, показывает, что при увеличении температуры растворимость атомов В в решетке А увеличивается от х₀ до х_f.

 

Превращения в сплавах при нагреве и охлаждении

 

Рассматриваем на примере одного сплава х₃.

 

Нагрев: при температуре t₀ состоит из 2-х фаз α_Х0 + A_mB_n,

,

при температуре t₁ состоит из 2-х фаз α_Х1 + A_mB_n,

при температуре t₂ состоит из 2-х фаз α_Х2 + A_mB_n. (*)

 

(*): при повышении температуры фаза A_mB_n постепенно растворяется, а раствор обогащается атомами В.

 

при температуре t₃ состоит из 1-й фазы α_Х3;

при температуре t_f состоит из 1-й фазы α_Х3.

 

 

 

Охлаждение: процесс идет в обратном порядке.

 

Итог:

1. Благодаря линии переменной растворимости один и тот же сплав в зависимости от температуры может находиться в одно- или 2-х фазном состоянии и это превращение обратимо.

2. После медленного охлаждения сплав будет находиться в равновесном состоянии, т.е. имеет min прочность и max пластичность.

3. После быстрого охлаждения (закалки) сплав охлаждения в неравновесном состоянии: в место двух фаз будет состоять из одного твердого раствора, сильно пересыщенного атомами В.

 

Упрочняющая термическая обработка сплавов с переменной растворимостью

 

1. Закалка.

Цель: получить пересыщенный твердый раствор.

Условия проведения: (охлаждение в воде) t_нагр = t_0f + (5˚, 10˚, 20˚).

Структура: пересыщенный после закалки твердый раствор, (х₃ – х₀) – степень пресыщенности.

Пересыщенный твердый раствор замещения. Свойства: т.к. это пересыщенный твердый раствор замещения, то он имеет низкую прочность и высокую пластичность, закалку делают в заготовках и сразу делает механическую обработку.

1. Старение – нагрев закаленного сплава, имеющего структуру пересыщенного твердого раствора замещения.

Цель: получить максимальную прочность.

При старении (при нагреве) из пересыщенного твердого раствора должна выделиться фаза A_mB_n. Т.к. фаза A_mB_n имеет собственную решетку и содержит гораздо больше атомов В, чем пересыщенный твердый раствор, процесс ее выделения требует диффузии и протекает в несколько стадий.

I стадия – стадия образования зон Гинье-Престона (ГП)

 

 

t_c2 – самый верный вариант – оптимальный.

 

Сплавы:

1. С переменной растворимостью.
2. Стареющие.
3. Дисперсионно-твердеющие.

Цель ТО:

1) разупрочнение – отжиг (медленное охлаждение с печью) – редко!

2) упрочнение – закалка + старение – механическая обработка, для Al сплавов – 2-3 часа.

Стареть могут все сплавы. Чем сильнее пересыщают твердый раствор, тем сильнее эффект старения.

Глава 2. Термическая обработка сплавов, компоненты которых имеют полиморфное превращение