43. Гомогенизационный отжиг, его назначение и применение для термической обработки определенных сплавов цветных металлов.

Слитки из сплавов алюминия подвергают гомогенизирующему отжигу, режим которого определяется их составом.

При таком отжиге устраняется преимущественно дендритная ликвация, зональная же ликвация, из-за большой протяженности путей диффузии может устраняться лишь частично, поскольку для достижения полного эффекта гомогенизации сотни часов выдержки. Температуру гомогенизации выбирают в зависимости от состава сплава, но близкой к температуре равновесного или неравновесного солидуса. Гомогенизацию ниже температур неравновесного солидуса называют обычной гомогенизацией, а гомогенизацию при температуре выше неравновесного, но ниже равновесного солидуса - высокотемпературной гомогенизацией. В последнем случае при нагреве расплавляются неравновесные фазы, но при последующей выдержке они “рассасываются” и сплав вновь полностью затвердевает. Выдержка при температуре гомогенизации приводит к растворению избыточных фаз и выравниванию химического состава по объему дендритных ячеек, коагуляции интерметаллидных и других фаз. Поскольку этот процесс контролируется диффузией компонентов, длительность выдержки обычно не меньше 6-8 ч и может для ряда сплавов достигать даже 36 ч. В результате гомогенизации существенно изменяются свойства слитков и заготовок: повышаются их пластические характеристики при комнатной температуре и параметры технологической пластичности при деформации, снижается анизотропия свойств проката и изделий, повышается комплекс механических свойств готовых изделий.

Рис.

44. Отжиг для снятия уровня внутренних напряжений и стабилизационный отжиг сплавов цветных металлов, их назначение и особенности реализации.

Отжиг для снижения остаточных напряжений (низкий отжиг) деформируемых алюминиевых сплавов проводят при сравнительно низких температурах, при которых может происходить полигонизация, а рекристаллизация если и происходит, то лишь частично. В результате этого происходит частичное разупрочнение и некоторое повышение пластичности сплавов.

Полный отжиг для деформируемых алюминиевых сплавов, упрочняемых термической обработкой, проводят при температурах 350-430С, когда при достаточной выдержке происходит полное разупрочнение материала как в результате процессов рекристаллизации, так и за счет полного выделения избыточной фазы из пересыщенного твердого раствора.

В результате стабилизирующего отжига отливок из литейных алюминиевых сплавов (температура около 300С, длительность выдержки 2-4ч) может происходить как некоторое их упрочнение, так и в случае коагуляции продуктов распада - и повышение пластичности при снижении прочности. При этом снижается уровень остаточных напряжений и стабилизируются геометрические разметы фасонных отливок. Такой отжиг еще называют смягчающим отжигом, или стабилизацией.

45. Особенности отжига титана и его сплавов.

При разработке режимов термической обработки титана и его сплавов следует учитывать следующие особенности: а) полиморфизм титана, б) низкую теплопроводность, в) склонность к наводороживанию. Следует отметить, что гомогенизирующий отжиг сплавов титана не проводят из-за его низкой эффективности.

Следует учитывать, что классические схемы рекристаллизационного отжига, дорекристаллизационного отжига и отжига для уменьшения остаточных напряжений применимы в “чистом” виде для однофазных  - и  - сплавов. В псевдо-  , типичных (  )- и псевдо- - сплавах с термодинамически неустойчивой -фазой на процессы рекристаллизации могут накладываться фазовые превращения. Вклад фазовых превращений в формирование структуры и свойств сплавов оказывается наибольшим при реализации дорекристаллизационного и особенно - рекристаллизационного отжигов и наименьшим - в случае отжига для уменьшения остаточных напряжений, когда при низких температурах отжига их влияние может и не проявиться.

При дорекристаллизационном отжиге развиваются процессы возврата и полигонизации, обеспечивающие частичное устранение нагартовки и разупрочнение сплава. Температура такого отжига должна быть ниже температуры начала рекристаллизации, которая даже у чистого иодидного сильнодеформированного титана составляет около 400С, а при уменьшении степени деформации повышается до 500 (степнь деформации 50%) и даже 550С (степень деформации 30%). У сплавов же титана температура начала рекристаллизации оказывается весьма высокой и изменяется в весьма широких пределах в зависимости от их состава. Температуры же конца рекристаллизации оказываются еще более высокими. Поэтому и температуры дорекристаллизационного отжига, реализуемые в практике термической обработки, оказываются весьма высокими - 500-780 С в зависимости от состава.

Рекристаллизационный отжиг проводят при температуре выше температуры начала рекристаллизации в интервале температур 600-980 °С в зависимости от состава сплава. Следует учитывать, что легирующие элементы и примеси, как правило, повышают температуру рекристаллизации, причем, наиболее сильное ее повышение происходит при легировании титана такими элементами, как алюминий, бериллий, а при содержании более 2-3% и Cr, V, Fe, Mn, Sn. Поэтому все промышленные сплавы имеют более высокий температурный порог рекристаллизации, чем чистый титан. Наиболее высокую температуру рекристаллизации имеют псевдо- - и (  )- сплавы с высоким содержанием алюминия.

Критическая степень деформации для сплавов титана составляет 2-10%. Если рекристаллизационный отжиг проводится при температурах ( + ) - области, то при критических степенях деформации рекристаллизованное зерно не вырастает до чрезмерно больших размеров. Для всех сплавов титана наименьшая скорость роста зерна наблюдается при структуре, характеризующейся примерно равным соотношением фаз. Понижение температуры отжига, приводящее к увеличению доли -фазы, увеличивает скорость роста зерна и может способствовать получению крупнозернистой структуры рекристаллизации. Повышение температуры отжига, приводящее к росту доли -фазы, также способствует росту зерна. Особенно интенсивный рост зерна (на 3-4 порядка) происходит при перегреве выше критической точки Ас .

Температура рекристаллизационного отжига не должна быть слишком высокой, чтобы не вызвать укрупнения зерна и не вызвать получение на поверхности значительного слоя, обогащенного кислородом (т.н. альфированный слой). Рекристаллизация холоднодеформированных сплавов происходит достаточно равномерно по всему объему. В горячеде-формированных же сплавах рекристаллизация по объему полуфабриката часто протекает неравномерно, что приводит к появлению таких дефектов, как разнозернистость, полосчатость структуры, аномальная структурная неоднородность, и как следствие - к получению пониженных механических и служебных свойств. Для устранения этих дефектов рекристаллизационный отжиг проводят при повышенных температурах.