14 Вопрос: Контроль качества термической обработки сталей и сплавов

Ответ:

(Клюев 790)

Измерение скорости ультразвука – эффективное средство исследования кристаллической решетки металлов, в том числе ее изменений под влиянием термообработки. Равновесная структура кристаллической решетки в чистых металлах соответствует максимальной скорости УЗ. Искажения кристаллической решетки (дислокации), образование твердых растворов (особенно перенасыщенных) вызывает снижение скорости. Напротив, распад твердых растворов вызывает повышение скорости, что особенно характерно для сплавов алюминия.

На рисунке 7.51 в качестве примера показано увеличение скоростей поверхностных и объемных волн в закаленных сплавах алюминия при их старении. При нем происходит выделение частиц с иной кристаллической структурой (фаз) и переход кристаллической решетки твердого раствора в более равновесное (упорядоченное) состояние. Такие же изменения наблюдаются при отпуске. Такие же изменения наблюдаются при отпуске закаленной стали. Создание неоднородных структур при выпадении крупных карбидных частиц в сталях, мартенситное превращение при закалке, появление участков эвтектики при пережоге алюминиевых сплавов, накопление дислокаций кристаллической решетки и повреждений в форме микротрещин (при усталостных испытаниях) вызывает снижение скорости УЗ в материалах. Легирование металлов вызывает как увеличение, так и уменьшение скорости звука в зависимости от фазовых, в том числе аллотропических превращений (рис 7.52).

По данным А.В. Шарко прочностных свойства хорошо коррелируют со скоростью УЗ в сталях со средним и высоким содержанием углерода и алюминиевых сплавах, в которых структурные превращения сопровождаются образованием новых фаз.

Предложен контроль качества термообработки алюминиевого сплава АК4-1 по электропроводности (вихревыми токами) и по скорости волн Рэллея. Первым методом отбирались детали, закаленные при температуре, превышающей 530 градусов, а вторым – отбраковывались детали, закаленные при температуре, превышающей 540 градусов.