Мета роботи: визначення і обгрунтування видів і режимів структурної обробки сплаву.
Визначено низку можливих структурних обробок сплаву, зроблений порівняльний аналіз певних обробок з обробками, які використовують для цього сплаву в нинішній час.
Результати роботи можуть стати підставою для подальших розробок більше складних обробок сплаву Cu + 2,3% Be.
Мідь, берилій, термічна обробка, ДЕФОРМАЦІОННОТЕРМІЧЕСКАЯ ОБРОБКА, ХІМІКОТЕРМІЧЕСКАЯ ОБРОБКА, нагрів, ВИТЯГ, ОХОЛОДЖЕННЯ, ТВЕРДІСТЬ, пластичність.
Зміст:
Перелік умовних позначень, символів, скорочень і термінів -
1 Вступ -
2. Аналітична частина
2.1 Діаграма стану сплаву Cu-Be та її характеристика -
2.2 Визначення основних вихідних даних -
2.3 Визначення можливих видів структурної обробки -
2.4 Визначення параметрів режимів призначених видів структурної обробки -
2.5 Побудова схем-графіків режимів призначених видів структурної обробки -
2.6 Фазові та структурні перетворення при нагріванні й охолодженні в процесі призначених видів і режимів структурної обробки -
3 Висновки -
Перелік посилань -
Перелік умовних позначень, символів, скорочень і термінів.
СОСтруктурная обробка
ТОТерміческая обробка
ДТОДеформаціонно-термічна обробка
ХТОХіміко-термічна обробка
ФПФазовое перетворення
СПСтруктурное перетворення
ВТМОВисокотемпературная термомеханічна обробка
НТМОНізкотемпературная термомеханічна обробка
1 Вступ.
У даній роботі проводиться вибір видів і режимів структурної обробки. Її суть полягає в тому, що в результаті спрямованого енергоінформаційного впливу на метал або сплав в структурі і фазовому складі його (або тільки в структурі) відбуваються незворотні зміни. Зазначені зміни призводять до відповідної зміни властивостей (механічних, фізичних, хімічних). Енергетична складова зазначеного вище впливу це загальна витрата енергії в процесі структурної обробки. Інформаційна складова являє собою певний розподіл компонентів енергетичної дії в часі і в просторі. Носієм впливу при структурної обробки може бути:
a) теплова енергія, така обробка називається термічної (ТО);
b) теплова і механічна, така обробка - деформаційно-термічна (ДТО);
c) теплова і хімічна, така обробка - хіміко-термічна (ХТО).
Зміни структурного стану об'єкта в результаті впливу на нього системи впливів відбуваються внаслідок протікання в об'єкті фазових (ФП) та структурних перетворень (СП). Характерною ознакою ФП є зміна фазового складу сплаву (в одних випадках тип фази, в інших кількісні зміни) у процесі обробки. Характерною ознакою СП є зміна морфології структури (причому фазовий склад при цьому зазвичай залишається незмінним). Таким чином, структурна обробка, шляхом енергоінформаційного впливу, впливає на металевий сплав (який характеризується початковим структурним станом), викликаючи в ньому ФП і СП. Зазначені ФП і СП формують кінцеве структурний стан сплаву, а отже, і новий комплекс властивостей.
Призначення структурної обробки головним чином залежить від комплексу кінцевих властивостей виробу і частково від початкового структурного стану сплаву. Можливі наступні види структурної обробки:
1) термічна обробка:
a) відпалу 1 роду;
b) відпалу 2 роду;
c) загартування;
d) стабілізуючі обробки;
2) деформаційно-термічна обробка:
a) термомеханічна обробка (високотемпературна термомеханічна обробка (ВТМО) і низькотемпературна термомеханічна обробка (НТМО);
b) механіко-термічна обробка;
3) хіміко-термічна обробка:
a) наповнює обробка;
b) рафінуючі обробка.
При різних типах структурних обробок використовуються всі відомі ФП і СП. Всі види структурних обробок для яких обов'язково використання ФП називаються структурними обробками з ФП і в своєму циклі вони обов'язково передбачають фазову перекристалізації. Якщо в основі структурної обробки лежить СП, то для їх здійснення ФП не потрібні і фазової перекристалізації не відбувається.
Значення структурної обробки полягає в наступному:
1) температура нагріву забезпечує необхідну дифузійну рухливість атомів, тобто впливає на швидкість процесу;
2) забезпечує необхідний фазовий склад, а отже, структуру сплаву;
3) забезпечує необхідні фізичні і механічні властивості сплаву.
Розглянемо детальніше як впливає структурна обробка на морфологію структури металевого сплаву. Під морфологією структури розуміють геометричну форму, розміри і розподіл у сплаві структурних складових розташованих одночасно у всіх трьох просторах, причому що належать одному структурному рівню.
Структурний рівень характеризується:
> Типовими елементами структури для даного рівня;
> Розмірами структурних елементів;
> Глибиною проникнення в будівлю речовини.
Структурні рівні:
1) макроструктура;
2) мікроструктура;
3) атомно-кристалічна;
4) тонка структура;
5) електронна;
6) ядерна.
Від рівня № 1 до № 6 збільшується глибина проникнення і зменшується розмір структурних елементів. Структурні рівні пов'язані між собою за принципом матрьошки.
Структурний стан з описаної точки зору в першому наближенні характеризується як функція від фазового складу, морфології структури і механічного напруженого стану. У другому наближенні описується трьома системами, в яких одночасно розташовуються елементи структури різних структурних рівнів.
Структурною обробкою (СО) можна впливати на 2, 3, 4 і 5 структурні рівні. На макроструктури СО не впливає, тому що вона формується при більш високих температурах, ніж температура СВ. На ядерну структуру також не впливає, тому що СО не має необхідний рівень енергії для взаємодії ядерної реакції.
Дана дипломна робота присвячена мідно-берилієвої сплаву (вміст Ве 2,3%). Особливістю мідно-берилієвих сплавів є широкий діапазон змін механічних та фізичних властивостей при термообробці. Цей факт обумовлює широке застосування берилієвих бронз: фасонне лиття з мідно-берилієвих сплавів в земельні форми і кокіль, а також по виплавлений моделям і під тиском. У ряді випадків замість литих деталей більш доцільно виготовляти деталі із заготовок мідно-берилієвих сплавів, підданих обробці тиском. У будь-якому випадку мідно-берилієвий сплави мають досить цікавим комплексом властивостей, але також мають і недоліки, наприклад, висока вартість сплавів із-за дорогого процесу переробки руд [1].
Далі в роботі будуть розглянуті всі можливі види структурних обробок мідно-берилієвого сплаву (Сu + 2,3% Ве).
2. Аналітична частина.
2.1 Діаграма стану сплаву Cu-Be та її характеристика.
Як видно з діаграми, температура плавлення чистої міді 1083? С (т. З на рис.1). При збільшенні вмісту берилію температура початку і кінця затвердіння сплавів знижується, досягаючи мінімуму. На діаграмі він відповідає 860 ° С та концентрації 5,25% Be (т. К на рис.1) і лежить над однорідної областю?-Фази. При подальшому збільшенні вмісту берилію температура початку і кінця затвердіння сплавів підвищується.
У системі Cu - Be (із вмістом Be до 12%) є фази?,?,?. За Н.Х. Абрикосова, фази? і ?(?') є єдиним бертоллідом (хімічним з'єднанням змінного складу), а сплав, що відповідає хімічному з'єднанню CuBe, лежить за межами області однорідного твердого розчину? (? ') [2].
Фаза? являє собою твердий розчин Be в Cu, з максимальною розчинністю Be складової 2,7% при температурі 866? С (т. В на рис.1). За цих умов вона має гранецентрованої кубічну кристалічну решітку з періодом 3,566?. Розчинність Be з пониженням температури знижується, його значення змінюється по кривих ВА і AL (див. рис.1), і при температурі евтектоїдних розпаду? фази вона дорівнює 1,55%, при 350? С - менше 0,4%.
При 866? С в інтервалі концентрацій берилію 2,75 - 4,2% у перітектоідной реакції між?-Фазою і рідиною утворюється фаза? (). Сплави, які містять від 2,75 до 4,2% (по масі) берилію, мають однакову температуру кінця затвердіння близько 866? С (1139К) - лінія BD відповідно. Мікроструктура цих сплавів після гарту з 840? З складається з? +? Фази. При збільшенні вмісту берилію температура початку і кінця затвердіння сплавів знижується. Мінімальне значення (т. К на рис.1), як зазначалося раніше, досягається при температурі 860 ° С та концентрації 5,25% Be і лежить на діаграмі стану над однорідної областю?-Фази. При цій концентрації температура початку і кінця превращеніясовпадают і воно йде не в інтервалі температур, а при постійній температурі. Якщо далі збільшувати вміст берилію, то перетворення знову йде в інтервалі температур і температура початку і кінця затвердіння сплавів підвищується. Мікроструктура сплавів, що містять від 4,3 до 8,4% (по масі) Be, після гарту з температури 840? З складається з одних кристалів?. Фаза? вище лінії AFG? 605? С (умовно прийнята середня температура розпаду цієї фази) - неупорядкований твердий розчин берилію в міді. Період його невпорядкованою об'ємно-центрованої кубічної решітки при вмісті 7,2% Be і температурі 750? С дорівнює 2,79?.
При загартування з температури 840? З сплавів з вмістом берилію більше 8,4%, аж до 11% мікроструктура складається з кристалів? і? фази. У гомогенної області?-Фаза (у деяких джерелах? '-Фаза) містить від 11,3 до 12,3% Be. Вона являє собою впорядковану фазу на основі інтерметаліди CuBe з упорядкованою об'ємно-центрованої кубічної гратами типу CsCl і періодом 2,69-2,7?. Ця фаза виходить при реакціях: виділення з?-Фази () в інтервалі температур 605 - 870 ° С та концентрацій 6 - 11% Ве - по лінії FH; евтектоїдних перетворення?-Фази () при температурі 605 ° С та концентраціях 1,5 -11,5% Ве - AFG відповідно.
Нижче лінії евтектоїдних рівноваги (лінія AFG на рис.1), в інтервалі концентрацій берилію 0,2-11,5% (інтервал LN на рис.1 відповідно) йде реакція виділення:, при якій з пересичені берилієм фази? виділяється?-фаза з великим його змістом.
У системі є перітектіческое (2,75 - 4,2% Be) і евтектоїдних (1,5 - 11,5% Be) рівноваги, при 866 і 605? С відповідно, є фазові перетворення типу розчинення-виділення, зважаючи на обмеженою розчинності Be в різних модифікаціях міді.
Тепер розглянемо перетворення, що відбуваються конкретно в сплаві Cu + 2,3% Be (сплав № 1 на рис.1).
У сплаві 1 із зниженням температури з 1000 до 980? С (т. S) не відбувається ніяких перетворень (область існування тільки рідкої фази), далі в інтервалі SQ (980-875 ° С) йде кристалізація із рідини кристалів?-Фази, при цьому склад рідини змінюється по лінії Ліквідус, а кристалів по Солідус. Як видно з діаграми, при цьому і рідину і кристалічна фаза збагачуються Ве, судячи з характеру розташування цих ліній, відповідно кількість берилію в центрі кристала і на його поверхні різне, тобто існує Ліквація Ве як в обсязі сплаву, так і за самою дендритних комірці. В інтервалі температур QR (875-740 ° С) існує один?-Фаза, а після, при охолодженні приблизно до 605? С (т. Y на рис.1), йде збіднення?-Фази берилієм по лінії ВA і виділення? -- фази. При охолодженні нижче 605? С в виділялася досі невпорядковане твердому розчині заміщення? при евтектоїдних перетворенні йде упорядкування - освіта фази? (?'): Атоми міді розташовуються переважно у вузлах грат, а атоми берилію - у центрі [1]. Хоча в реальному кристалі цей порядок точно не дотримується: атоми міді можуть зайняти місця берилію і навпаки. Рентгенограми? (? ') В системі Cu-Be виявляють лінії надструктур, які відсутні у?-Фази. Після проходження евтектоїдних реакції () в сплаві знаходиться три види фаз:?-Фаза, що утворилася при кристалізації,?-Фаза, що утворилася при евтектоїдних реакції з?-Фази, і? (?')- фаза, яка також утворилася при евтектоїдних перетворенні. При подальшому охолодженні в інтервалі 605-20? З йде також збіднення?-Фази берилієм по лінії AL і виділення, додатково, ?(?')- фази.
2.2 Визначення основних вихідних даних.
Як видно з діаграми стану, в сплаві 1 (Cu +2,3% Be) у твердому стані відбувається 2-а фазових перетворення. Це розчинення-виділення і евтектоїдних. Розглянемо їх:
* При температурах, нижче 740? С (інтервал R-U на рис.1) йдуть реакції виділення з?-Фази? і?-фази:
;
* При температурі 605? С (т. Y на рис.1) йде евтектоїдних реакція впорядкування?-Фази:
;
З рідини, в інтервалі температур 980-875? С (інтервал SQ на рис.1) йде реакція виділення кристалів?-Фази:
.
І при температурі солідуса (т. Q) рівний 875? З сплав повністю складається з кристалів?-Фази.
Отримані в розділі дані зводимо в таблицю:
Табл.1Основние вихідні дані по сплаву Cu +2,3% Be.
Тип фазового перетворення
Температура фазового рівноваги,? З
Примітки
Кристалізація
980
Температура Ліквідус
Кристалізація
875
Температура солідуса
Розчинення-виділення
740
Евтектоїдних
605
2.3 Визначення можливих видів структурної обробки.
Розглянемо можливі для цього сплаву види обробок з класів: термічної (ТО), деформаційно-термічної (ДТО) і хіміко-термічної (ХТО) обробок.
2.3.1 ТО.
I) Отжиг I-го роду.
Всі відпалу першого роду засновані на структурних перетвореннях в металі і йдуть поза залежністю від того, чи протікає в сплаві при обробці фазові перетворення, а отже потенційно можливі в усіх металах. Отжиг I роду бувають:
a) гомогенізований - піддаються зливки та заготовки з метою зниження дендритних або внутрікрісталлітной ліквації, яка підвищує схильність сплаву, оброблюваного тиском, до тендітному зламу, до анізотропії властивостей і виникнення таких дефектів, як шиферні (шаруватий злам) і флок (тонкі внутрішні тріщини, які спостерігаються в зламі у вигляді білих овальних плям);
b) рекрісталлізаціонние - піддаються холоднодеформовані заготовки і деталі з метою: часткового збереження наклепа (неповний рекрісталлізаціонний отжиг), збереження деформаційної або створення власної текстури (текстурний рекрісталлізаціонний отжиг), усунення текстури, отримання структурної понад пластичності (багаторазова комбінація деформації і рекрісталлізаціонного відпалу), одержання зерен необхідного розміру і монокристалів (градієнтний рекрісталлізаціонний отжиг), зняття наклепа і перекладу неравноосних після деформації зерен в більш стійку, з термодинамічної точки зору, равноосную форму;
c) для зняття залишкових напруг - піддаються заготовки і деталі, в яких в процесі попередніх технологічних операцій, з-за нерівномірного охолодження, неоднорідною пластичної деформації і т.п. виникли залишкові напруги (залишкові напруги можуть зніматися і при інших видах отжигом).
Виходячи з вищесказаного, можна зробити висновок - наш сплав може бути підданий будь-якого з вищенаведених видів отжигом I роду в разі, якщо вихідні параметри стану заготовки або деталі, які виготовлені з цього сплаву, задовольняють умовам проведення відповідної обробки, тобто: для гомогенізований відпалу вихідна структура - лита, з вираженою дендритних Ліквація; для рекрісталлізаціонного - холоднодеформовані, з великими ступенями деформації; для зняття залишкових напруг - наявність високих залишкових напружень, небажаних при подальшій обробці (у разі відсутності інших технологічних операцій в цій частині технологічного ланцюга, одним із ефектів яких є зняття залишкових напруг) або використанні.
II) віджигу II-го роду.
Ці відпалу засновані на фазових перетвореннях, що відбуваються в сплаві у твердому стані, тому вид можливих отжигом цього підкласу цілком залежить від виду фазових перетворень, що відбуваються в славі. Вони повинні забезпечувати фазову перекристалізації сплаву.
Залежно від типу фазових перетворень в даному сплаві можуть бути проведені:
a) гетерогенізірующій отжиг - застосовується у разі наявності в сплаві процесу виділення з матриці іншої фази, внаслідок изменения рівноважної розчинності компонентів при зниженні температури. При цій обробці не відбувається корінної зміни структури за всім обсягом. Тип кристалічної решітки матричної фази не змінюється. Отжиг призводить до зміни концентрації компонентів в матричній фазі і до зміни кількості, розміру, а також форми частинок виділяється фази.
b) отжиг з фазової перекристалізацією - можливий за наявності в сплаві поліморфного або евтектоїдних (включає поліморфну) перетворення і призводить корінної перебудови структури по всьому об'єму сплаву. Він використовується для усунення текстури та подрібнення розміру зерна.
Виходячи з характеристик розглянутих вище видів отжигом II-го роду, робимо висновок про можливість їх застосування до розглянутого нами сплаву, тому що в ньому присутні процеси як розчинення-виділення, так і евтектоїдних.
III) Фазові гарту.
Сутність фазових закалок - переклад металу в Метастабільний структурний стан з використанням фазового перетворення. Розрізняють гарту з поліморфним перетворенням і без такого. Розглянемо їх:
a) з поліморфним перетворенням - застосовується при наявності в сплаві такого або евтектоїдних, яке включає в себе поліморфну. У разі проходження цих перетворень тільки за бездіффузіонному механізму називаються загартуванням на мартенсів, якщо ж допускається наявність дифузійного, то - на Бейн.
b) без поліморфного перетворення - застосовується при наявності в сплаві таких фазових перетворень як: розчинення-виділення, порядок-безладдя, гомогенізація-спіноідальний розпад; і називаються за назвою одержуваного після гарту стану.
З розглянутих вище видів фазових закалок, для нашого сплаву застосовні гарту як з поліморфним перетворенням, тому що в нашому сплаві є евтектоїдних фазовий перетворення (ФП), так і без поліморфного перетворення з використанням такого ФП, як розчинення-виділення, яке присутнє в сплаві. Фазова гартування з ФП розчинення-виділення називається загартуванням на пересичені твердий розчин.
IV) Структурні гарту.
До структурних гарт відносять:
a) вакансіонную загартування - зміцнення сплаву за рахунок фіксації більшої кількості вакансій, що є при високих температурах.
b) гарт для фіксації високотемпературної морфології сплаву.
Ці види закалок універсальні і можуть бути застосовані до будь-якого сплаву, тому підходять і для нашого.
V) Стабілізуючі обробки.
До стабілізуючим обробок відносять старіння і відпустку. Застосовуються вони зазвичай у тандемі з загартуванням, тому що в цьому випадку вдається домогтися найкращих результатів після обробки. Сутність цих видів обробки - розпад метастабільного твердого розчину, з переходом сплаву в більш стабільний стан, хоча зазвичай далеке від істинного рівноваги. Процеси розпаду пересичені розчину в загартованому сплаві, так само як повернення і рекристалізація, протікають мимоволі, з виділенням тепла.
Для визначення можливості проведення даних видів обробки, виходячи з вищесказаного, слід зауважити, що: старіння застосовується після гарту на пересичені твердий розчин, а відпустку - на Мартенсом. Тому, тому що ці два види закалок можливі в даному сплаві, то і стабілізуючі обробки, наступні після них, так само можливі.
2.3.2 ДТО.
I) термомеханічні обробки.
Ці обробки обов'язково використовуються в сплаві з ФП. І це ФП здійснюється в умовах підвищеної концентрації дефектів кристалічної будови, обумовленої деформаційних дії.
Сутність ВТМО полягає в тому, що після гарячої деформації і загартування виходить пересичені твердий розчин з перекрісталлізованной структурою, тобто з підвищеною щільністю недосконалостей. Основне призначення НТМО - підвищення міцності властивостей шляхом звичайної гарту, а потім холодної деформації. Згідно діаграми стану сплаву (тому що є ФП розчинення-виділення) та п.2.3.1 (даної роботи) для сплаву можливі наступні обробки:
> ВТМО старіючого сплаву;
> НТМО старіючого сплаву.
Тобто за даних обробках ми в стабільну (при ВТМО) і метастабільних (при НТМО) фазу деформацією вводимо підвищена кількість дислокацій, а потім фіксуємо їх (змушуємо наслідувати їх щільність) при подальшій загартування.
II) Механіко-термічні обробки.
Ці ж обробки використовуються у випадку СП (полігонізації), що обумовлено з одного боку деформаційних впливом, а з іншого боку, відповідно, термообробкою. Для всіх сплавів (а значить і для Cu +2,3% Be) не залежно від того відчувають вони ФП чи ні можливо проведення даної обробки. При цьому має виконуватися одна умова: цей сплав при температурі холодної деформації повинен знаходиться в в'язкому, пластичному стані.
2.3.3 ХТО.
Хіміко-термічна обробка можлива тому на діаграмі стану в необхідному інтервалі концентрацій (2,3 - 2,7% Ве) існують вказівки на термодинамічні взаємодія компонентів у твердому стані. Взаємодія можливо якщо нове утворення має меншу вільну енергію, ніж сума окремих станів. Такими утвореннями є суміші твердого розчину і хімічної сполуки:? ? ? і? ? ?. Дане насичення забезпечує гарний захист від газової корозії. Термічна обробка в циклі хіміко-термічної - загартування на пересичені твердий розчин і подальше старіння.
Отримані результати про можливих видах СВ для сплаву Сu + 2,3% Ве зводимо до таблиці 1.2.
Таблиця 1.2 - Види можливих СВ для сплаву Сu + 2,3% Ве
№ п/п
Види можливих СО
СП і ФП на яких заснована дана СО
1
+2
3
1
Види термічної обробки:
1. Отжиг 1 роду:
а) гомогенізований;
б) рекрісталлізаціонний;
СП - гомогенізація матричного розчину по розчинені компоненти;
СП - первинна рекристалізація.
1
+2
3
2. Отжиг 2 роду:
а) гетерогенізірующій;
б) з фазової перекристалізацією;
3. Фазові гарту:
а) з поліморфним перетворенням;
б) без поліморфного перетворення.
4. Стабілізуючі обробки:
а) старіння;
б) відпустку.
ФП - розчинення-виділення;
ФП - евтектоїдних.
ФП - евтектоїдних;
ФП - розчинення-виділення.
ФП - розпад пересичені твердого розчину.
СП - полігонізації і рекристалізація
+2
Види деформаційно-термічної обробки:
1. Термомеханічна
а) ВТМО, НТМО старіючих сплавів;
2. Механіко-термічна
СП - полігонізації,
ФП - розчинення-виділення;
СП - полігонізації.
3
Види хіміко-термічної обробки:
1. Насичуються
ФП - розчинення-виділення (утворення твердого розчину, утворення хімічних сполук).
2.4 Визначення параметрів режимів структурних обробок
2.4.1 Установки термічної обробки:
I) Отжиг 1-го роду:
а) гомогенізований.
Температура нагріву або витримки визначається
,
де 0,8? 0,95 - коефіцієнт, що не залежить від типу сплаву.
Але так як ця температура відповідає двофазної області, а гомогенізацію краще проводити в однофазній, то коректуємо її, збільшуючи до 810 ° С.
Тривалість витримки має бути достатньою для протікання СП - гомогенізації матричного твердого розчину по розчинені компоненти (? Эфф). Ця витримка досить тривала. На практиці берилієвий бронзи при даному відпаленні витримують на протязі 1? 3 годин [3].
Швидкість охолодження регламентується тому при закінченні витримки в сплаві згідно діаграмі стану спостерігається ФП:
> Розчинення-виділення;
> Евтектоїдних.
Швидкість охолодження повинна бути досить низькою, щоб забезпечити протікання відповідних ФП по дифузійному механізму.
б) рекрісталлізаціонний.
Температура нагріву або витримки визначається:
.
Оскільки нижче tс згідно діаграми стану (рис.1.1) ми маємо гомогенний твердий розчин?, то n = 0,4? 0,45:
.
Температура рекрісталлізаціонного відпалу:
,
де 30? 50 - необхідний інтервал перегріву для початку структурного перетворення.
Тривалість витримки має бути достатньою для протікання СП - первинної рекристалізації (? Эфф)
Швидкість охлажденіярегламентіруется тому в сплаві згідно діаграмі стану спостерігається обмежена розчинність Cu у Be (Vохл? Vкр.охл).
II) віджигу 2 роду:
а) гетерогенізірующій.
Температура нагріву або витримки:
,
де 30? 50 - необхідний інтервал перегріву для початку ФП розчинення.
Тривалість витримки має бути достатньою для протікання ФП розчинення і пост фазових СП.
Швидкість охолодження повинна бути досить повільною, щоб перетворення було повним і фазовий склад відповідав рівноважного [4].
Vохл? Vкр.охл (критична швидкість охолодження при відпаленні)
б) з фазової перекристалізацією.
Температура нагріву або витримки:
,
де 30? 50 - необхідний інтервал перегріву для початку ФП поліморфного або евтектоїдних.
Оскільки при цій температурі в сплаві співіснують дві фази, то дана перекристалізація є неповною (неповний отжиг). Для проведення повної фазової перекристалізації потрібно нагрів здійснювати в однофазну область?, Що проводиться при раніше призначеному гетерогенізірующем відпаленні. А, тому що, в принципі, параметри охолодження та витримки при цьому в них подібні, то вони в цьому сплаві можуть вважатися взаємно замінюють.
III) Гарту:
а) з поліморфним перетворенням.
Температура нагріву або витримки:
де 30? 50 - необхідний інтервал перегріву для проходження евтектоїдних ФП, яке включає в себе поліморфну.
Тривалість витримки повинна бути достатньою для протікання евтектоїдних ФП.
Швидкість охолодження повинна бути достатньо високою, щоб виключити розпад пересичені матричного розчину в процесі охолодження в дифузійного області перетворення.
У загальному випадку Vохл? Vкр.охл (критична швидкість охолодження при загартування, що проходить по даному ФР).
б) без поліморфного перетворення.
Температура нагріву або витримки:
,
де 30? 50 - необхідний інтервал перегріву для початку ФП розчинення.
Тривалість витримки повинна бути достатньою для протікання ФП розчинення-виділення.
Швидкість охолодження повинна бути достатньо високою, щоб виключити розпад пересичені матричного розчину в процесі охолодження. Однак якщо сплав надалі буде підданий старінню гарт може бути не дуже різкою [3].
У загальному випадку Vохл? Vкр.охл (критична швидкість охолодження при загартування, що проходить по даному ФР).
Так як дана гарт проводиться з температур великих, ніж значення температури фазового рівноваги евтектоїдних перетворення, то її не можна назвати суто загартуванням на пересичені твердий розчин. Вона, в даному сплаві, є змішаною, тому і призначаємо саме її.
IV) Стабілізуюча обробка:
а) старіння.
Температура старіння:
,
Тривалість витримки має бути достатньою для протікання ФП і отримання стійкого стану сплаву [4].
Швидкість охолодження при стабілізуючих обробках зазвичай не регламентуються.
б) відпустку.
Максимальна температура відпустки:
,
Тривалість витримки має бути достатньою для протікання СП і одержання більш рівноважного стану сплаву [4].
Швидкість охолодження при стабілізуючих обробках зазвичай не регламентуються.
2.4.2 Параметри деформаційно-термічної обробки:
а) термомеханічна обробка. ВТМО і НТМО старіючих сплавів.
ВТМО: мінімальна температура гарячої деформації
,
де 0,7? 0,9 - коефіцієнт що не залежить від типу сплаву.
Так як вона відповідає двофазної області на діаграмі стану (див. рис.1), що не бажано для даної обробки, то коректуємо її у бік збільшення до 810 ° С.
Використовувана ступінь деформації (дійсна) е = 0,3 ... 0,5.
Якщо за час деформації встигла пройти полігонізації, то наступна витримка не потрібна. Якщо ж ні, то тривалість витримки повинна бути достатньою для завершення полігонізації.
Швидкість охолодження повинна бути більше або рівною критичної швидкості охолодження при загартування на пересичені твердий розчин (Vкр). Після ВТМО повинна проводиться стабілізуюча обробка - старіння.
Температура старіння:
.
Час витримки при старінні повинно бути достатнім для протікання ФП і отримання стійкого стану сплаву.
Швидкість охолодження при старінні не регламентується.
НТМО: її особливістю є деформування метастабільній при даній температурі фази, тому перед її проведенням повинна обов'язково йти готуються гарт на це Метастабільний стан.
Температура холодної деформації:
,
де 0,1? 0,2 - коефіцієнт що не залежить від типу сплаву.
Так як отримання температура деформації і так є нижчим цехової і досить істотно, то проведення подальшої гарту для фіксації отриманого стану не потрібно.
Використовувана ступінь деформації (дійсна) е = 0,3 ... 0,5.
Після НТМО необхідна стабілізуюча обробка - старіння.
Температура старіння:
.
Час витримки при старінні повинно бути достатнім для протікання ФП і отримання стійкого стану сплаву.
Швидкість охолодження при старінні не регламентується.
б) механіко-термічна обробка.
Температура холодної деформації:
,
де 0,1? 0,2 - коефіцієнт що не залежить від типу сплаву.
Ступінь деформації е близько 0,1.
Після холодної деформації слід провести нагрів для проходження полігонізації.
Температура нагріву
,
де 30? 50 - необхідний інтервал перегріву для початку полігонізації.
Час витримки досить тривале. Цей час необхідний для протікання полігонізації і отримання повної полігональної субструктур.
Швидкість охолодження не регламентується.
2.4.3 Параметри хіміко-термічної обробки:
Насичуватися - ця обробка проводиться в активній атмосфері має необхідну концентрацію берилію в активному стані у поверхні виробу.
Температура нагріву або витримки повинна забезпечити необхідну дифузійну рухливість, щоб насичення відбулося за практично прийнятний час.
,
де 0.7? 0,9 - коефіцієнт що не залежить від типу сплаву.
Тут ми також потрапляємо в двофазну область, що не прийнятно в даному випадку, тому також коректуємо цю температуру, підвищуючи її до 810 ° С.
Тривалість витримки повинна бути досить велика щоб забезпечити необхідні величини насичення поверхні і глибину насиченого берилієм шару, і якщо першою в основному залежить від активності насичуємо середовища, то друга - від часу витримки.
Оскільки кінцевий стан сплаву - пересичені твердий розчин, то після нагрівання (TВ) і витримки треба охолодити зі швидкістю більшою або рівною критичної швидкості охолодження при загартування на пересичені твердий розчин (Vкр). Тоді стабілізуючою обробкою буде старіння (див. параметри ВТМО з загартуванням на пересичені твердий розчин).
2.6 Фазові і структурні перетворення у процесі призначення СВ.
Гомогенізований отжиг.
При цій обробці йде вирівнювання хімічного складу по тілу зурна (дендрита). Іноді даний отжиг називають дифузійним, тому що в основі його лежить дифузія. На початку витримки скупчення? розташовуються на кордонах дендритних осередків, в центрі? - Фаза. Протягом витримки концентрація вирівнюється. Оскільки при відпаленні охолодження досить повільне, то сплав при кімнатній температурі має структуру, в якій? рівномірно розподілена. Дана СО впливає на мікроструктуру і тонку структуру. З термодинамічної точки зреніяданний отжиг є процесом ентропійних, тобто здійснюється перехід від неоднорідного до однорідного розчину по концентрації. Причому ентропія в даному випадку зростає з наближенням до рівноваги концентрацій, що підвищує швидкість процесу. Найбільш інтенсивно гомогенізація протікає в початковий період відпалу. Підвищення температури відпалу діє ефективніше збільшення часу. Дана СВ застосовується для підвищення корозійної стійкості сплаву, поліпшення оброблюваності та ін
Рекрісталлізаціонний отжиг
Даний отжиг є процесом багатостадійним. При нагріванні холодно деформованого сплаву відбуваються наступні термодинамічні процеси:
1) рушійною силою перв?? чной рекристалізації є зменшення щільності дислокацій, а силою гальмує цей процес є збільшення поверхневої енергії;
2) на стадії збірної рекристалізації і якщо є вторинної рекристалізації термодинамічної силою є зменшення поверхневої енергії;
3) якщо при нагріванні холодно деформованого сплаву відбувається полігонізації, то термодинамічної силою є не стільки зниження щільності дислокацій, скільки зміна дислокаційної структури. При нагріванні холодно деформованого сплаву конкуруючим процесом при рекристалізації є нормалізація. При рекристалізації відбувається рух суцільний кордону перетворень, яка "очищає" сплав від дефектів кристалізаційної будови, зокрема дислокацій. При даній обробці сплав разупрочняется, зерна стають большеугловимі розділені кордонами. Оскільки при відпаленні охолодження досить повільне, то сплав має при кімнатній температурі структуру з досить правильних, равноосних кристалів. Розмір зерна залежить від ступеня деформації температури нагрівання та часу витримки. Краща дрібнозерниста структура. При даній СО зміни в структурі відбувається на рівні тонкої, мікроструктури, атомно-кристалічної структури у зв'язку із застосуванням кристалізаційної спрямованістю (тип Решеткин змінюється). Причому провідною є зміна тонкої структури, тому що її зміна викликає всі інші зміни. Дана СВ застосовується для знеміцнення, підвищення технологічної пластичності і повзучості певного типу текстури.
Гетерогенізаціонний отжиг
При нагріванні в сплаві йде реакція? ? ? ? ?. Щодо кількість фази, яка повністю переходить у твердий розчин при нагріві і виділяється при зворотному повільному охолодженні (з реакції?? ???), Зазвичай не перевищує 10 -15% від усього обсягу сплаву. Для даного сплаву можлива часткова перекрісталлізаціяізбиточной фази. На початку ізотермічної витримки частково розчиняється надлишкова фаза і збільшується концентрація розчиненого компонента. Т.ч. йдуть два процеси:
1) процес концентраційного перерозподілу Ве між фазами? і?;
2) процес перебудови решітки Ве в грати Сu.
Процес йде шляхом утворення і зростання зародків фази? . Ці зародки виникають тільки гетерогенним шляхом на міжфазної поверхні розділу. При зростанні зародків? - Фази? - Фаза знищується. Після першої стадії перетворення концентрація розчину неоднорідна, тому йде гомогенізація твердого розчину?. Можлива третя стадія - збірна рекристалізація.
У процесі охолодження протікають аналогічні процеси:
1. Дифузійне перерозподіл Ве між фазами.
2. Перебудова грати? фази в? .
У залежності від ступеня переохолодження визначається зародження зародків (мале переохолодження - гетерогенне зародження по межах зерен, велика - зародження на вакансії і т.д.). При достатньо тривалій витримці твердий розчин виявляється насиченим Ве, згідно з лінії ог
