Старение

Это заключительная операция термической обработки. Старение, основано на распаде закаленного пересыщенного твердого раствора.

Старение сплавов при комнатной температуре называют естественным, при повышенной – искусственным.

В процессе распада пересыщенного твердого раствора различают три стадии: зонную, фазовую и коагуляционную. На зонной стадии старения создается химическая неоднородность в объеме кристалла пересыщенного твердого раствора, т. е. возникают субмикроскопические зоны с повышенным содержанием легирующего компонента (так называемые зоны Гинье-Престона (Г.П.1 и Г.П.2)). По мере развития зонной стадии различают зоны Г.П.1 и Г.П.2. Зоны Г.П.l имеют меньший размер, атомы легирующего компонента в них расположены хаотично. Зоны Г.П.2 имеют больший, чем зоны Г.П.l, размер, концентрация атомов легирующего компонента в них возрастает, приближаясь к составу интерметаллидной фазы, атомы расположены упорядоченно. На зонной стадии многочисленные зоны Г.П. препятствуют перемещению дислокаций, что увеличивает сопротивление сплава пластической деформации. При этом повышаются прочностные свойства без существенного изменения пластических характеристик.

Фазовая стадия старения развивается по мере повышения температуры. Диффузионные превращения на этой стадии протекают более интенсивно. В местах, где образовались зоны (Г.П.2), возникают дисперсные частицы промежуточной фазы, которая по своему составу не отличается от стабильной интерметаллиднoй фазы, но имеет когерентную с твердым раствором кристаллическую решетку.

Дальнейшее повышение температуры старения приводит к развитию коагуляционной стадии. На этой стадии образуется некогерентная стабильная интерметаллидная фаза, которая укрупняется (коагулирует) по мере развития процесса. Укрупнение выделившихся кристаллов равновесной фазы приводит к разупрочнению сплава.

Эффект упрочнения при старении зависит от природы упрочняющих фаз. Процессы старения развиваются диффузионным путем, поэтому зависят и от температуры и от времени. При естественном старении упрочнение достигается в течение нескользких суток. Искусственное старение происходит в течение нескольких часов в зависимости от температуры.

7.2. Промышленные деформируемые алюминиевые сплавы

По уровню прочности сплавы делят на несколько групп:

1. Высокопрочные, термически не упрочняемые АД, АД1, АМц и Амг (_в^max=100–250 МПа), хорошо свариваются, коррозионно-стойкие. Сплавы этой группы Амг5 и Амг6 после отжига имеют _в=320–350 МПа. Используются для изготовления различных полуфабрикатов (листы, профили и т.д.) работающих только при нормальных температурах.

2. Высокопластичные термически упрочняемые сплавы: ковочные АК6, АК8 и типа авиаль АВ, АД13, АД35 (крупногабаритные поковки и профили для вертолетных лопастей) _в=250–350 МПа.

3. Дуралюмины – сплавы средней прочности марки: Д18, В65, Д1, Д16, Д19. Они используются очень широко: от заклепок (Д18, В65) до деталей двигателя и самолета для работы при температурах до 100–150С. Термическая обработка: закалка с 5005С, старение естественное или искусственное при 175–190С, _в=420–520 МПа.

4. Высокопрочные сплавы В95, В96 имеют _в=580–680 МПа, но пониженную пластичность и коррозионную стойкость. Термическая обработка: закалка с 470С, искусственное старение при 120–140С. Используются для ответственных несущих деталей конструкции самолета, температура эксплуатации – нормальная.

5. Жаропрочные сплавы АК4-1, Д20, Д21. Допустимая температура эксплуатации 250–350С. Термическая обработка: закалка 530С, старение 190–220С. Изготавливают детали обшивки самолета, а также поковки и штамповки.

6. Сплавы пониженной плотности, легированные литием (удельный вес Li 0,5 г/см³). Удельный вес сплавов снижается от 2,85 для В95 до 2,5 г/см³ для сплавов 1420, 1440, 1460. Сплавы хорошо свариваются.