1. Каковы причины перераспределения атомов растворенных элементов в твердых растворах на самых ранних стадиях распада при старении?

Атомы, стремясь к уменьшению уровня своего энергетического состояния, попадают в своеобразные «потенциальные ямы», располагаясь в которых, они уменьшают суммарный запас свободной энергии в микрообъеме, закрепляясь в нем. Роль таких микрообъемов играют границы зерен, скопления дислокаций и отдельные дислокации. Избыток закалочных вакансий способствует аномально высокой скорости диффузионного перемещения атомов замещения, особенно на начальных этапах процессов распада.

2. Приведите схему структурных изменений, соответствующих сфероидизации частиц при старении. Чем обусловлено стремление частиц к сфероидизации и за счет каких процессов она происходит?

Градиент концентраций вокруг дискообразных частиц нарушает равновесие на участках межфазных границ, при этом происходит восстановление этих границ путем частичного растворения частицы у края диска и осаждения избыточных (пришедших) атомов легирующих элементов в виде дополнительного слоя на плоской поверхности частицы. Таким образом диаметр диска уменьшается, а его толщина растет.

Сфероидизация обусловлена стремлением минимизировать суммарную протяженность поверхности дискообразных частиц. Это происходит за счет гомогенизирующей диффузии на участках межфазных границ.

3. Чем объясняется образование промежуточных фаз на первых стадиях распада пересыщенных твердых растворов при старении вместо стабильных?

Зарождение промежуточных фаз на начальных стадиях распада вместо образования зародышей стабильной фазы, обеспечивающей больший выигрыш в свободной энергии системы, объясняется меньшими энергетическими затратами для создания межфазной поверхности при образовании зародыша промежуточной фазы, поскольку такая разница оказывается когерентной.

4. Чем объяснятся растворение наиболее мелких частиц и рост наиболее крупных из них на стадии коагуляции (завершающей стадии распада пересыщенных твердых растворов) при старении?

Термодинамическим стимулом процессов коагуляции является стремление системы к уменьшению протяженности межфазной повер-ти, что достигается при росте наиболее крупных частиц с одновременным растворением наиболее мелких и диффузионным переносом легирующего компонента на большие расстояния через твердый раствор от растворяющихся мелких частиц к растущим крупным. Характер развития коагуляции напоминает явления роста частиц стабильной фазы при одновременном растворении метастабильных частиц.

5. Нарисуйте кривую зависимости твердости сплава типа дуралюмин от t-ры старения. Опираясь на эту зависимость, назначьте режим кратковременного (неполного) старения.

Искусственное неполное (кратковременное) старение проводится на 20-30°С ниже t-ры максимума. При этом старении получают лучший комплекс мех-их св-в.

6. Нарисуйте график зависимости предела текучести сплава типа дюралюмин от t-ры старения. Опираясь на этот график назначьте режим стабилизирующего старения. Для чего применяется такое старение?

Стабилизирующее старение – это разновидность перестаривания, целью которого является стабилизация св-в и размеров изделия. Его проводят на 20-30 ^оС выше t-ры максимума. Достоинством стабилизирующего старения является высокая стабильность структуры и св-в сплава в процессе эксплуатации особенно при повышенных t-ах.

7. Согласно технических условий на сплав Д1 он должен иметь: временное сопротивление разрыву не менее 420 МПа, а относительное удлинение не менее 15 %. Однако, фактически были получены после закалки и старения 390 МПа и 2 %. Какова причина брака и можно ли исправить такую продукцию?

Снижение одновременно прочностных и пластических показателей хар-но для охрупчивания сплава. Этому можно способствовать образование пористости и микротрещин по границам зерен, образование оксидных, нитридных и других пленок. Это хар-но для явления пережога и это неисправимый вид брака.

8. В структуре сплава Д1 после закалки и старения наблюдаются округлые черные точки по сечению твердого раствора и утолщенные межзеренные границы. Какой комплекс св-в обеспечивает такая структура сплава? Каковы причины этого явления?

Это результат нарушения t-ого режима закалки, а именно пережог. При этом мех-ие св-ва резко снижаются, пластичность почти нулевая, очень низкая прочность.

9. Охарактеризуйте структуру отпущенного мартенсита в стали. Чем отличается отпущенный мартенсит от мартенсита закалки?

Мартенсит закалки в стали – это пресыщенный однофазный твердый раствор C в α-Fe. Мартенсит закалки это фазовая составляющая. Мартенсит отпущенный – это структурная составляющая. На первой стадии распада мартенсита в структуре: мартенсит с исходной концентрацией, мартенсит обедненный по C и быстро растущие карбидные частицы. На второй стадии остаются мартенсит обедненный и карбиды. По окончании первой и второй стадии в структуре образуется смесь матричного α-твердого раствора с частичным остаточным его пересыщением и равномерно распределенных в нем высокодисперсных метастабильных дискообразных карбидных частиц, полностью или частично когерентных в решетке матричной фазы.