4. Вибір режиму старіння

Старіння розподіляють на природне й штучне. Природне відбувається в звичайних умовах, наприклад, при кімнатній температурі на протязі досить тривалого часу (декілька діб). Природне старіння, наприклад, сплавів алюмінію, помітно підвищує їх міцність і твердість. Для більшості сплавів старіння при кімнатній температурі після загартування є неефективним. Механічні властивості загартованих мідних, нікелевих та інших старіючих сплавів зовсім не змінюються при кімнатній температурі, тому що вона надто низька для розвинення в них дифузійних процесів.

Режими штучного старіння часто призначають, виходячи із потреби досягнути максимальної міцності. Однак, для багатьох виробів критерієм оптимального режиму старіння служить не максимальна міцність, а ■'оптимальне поєднання різних властивостей. В залежності від режиму, структурних змін і комплексу властивостей штучне старіння можна підрозділити на повне, неповне, перестарю- вання і стабілізуюче старіння.

Вибір режиму старіння проводять з урахуванням умов загартування і умов експлуатації. Так, жароміцним сплавам призначають старіння при температурах вище робочих, щоб в них не відбувались структурні зміни в процесі експлуатації. Дуже часто жароміцним сплавам призначають режими перестарювання.

В деяких сплавах процеси старіння відбуваються без попереднього загартування.

Запитання для самоперевірки

1. Що називають термічною обробкою металів?

2. Які параметри характеризують режим термічної обробки?

3. Яка існує класифікація основних видів термічної обробки?

4. Що таке відпал першого роду і з якими цілями він може проводитись?

5. Яка термічна обробка виробів призначається після холодної пластичної деформації з метою усунення наклепу?

6. Який відпал проводиться для зменшення залишкових напружень після проведення тих чи інших технологічних операцій?

7. Які фазові перетворення можуть відбуватися в сплавах при відпалі другого роду?

8. Що називається загартуванням і для яких сплавів можливе застосування такого виду термічної обробки?

9. Як вибирають температуру загартування сплавів із змінною розчинністю компонентів в твердому стані?

10. Що називається старінням сплавів?

11. Які фази виділяються під час старіння і яка природа зміцнення сплавів після старіння?

12. В чому різниця поміж природним і штучним старінням і від чого залежить призначення того чи іншого режиму старіння для даного сплаву?

Частина III. Термічна обробка сталей і зварних з'єднань

Глава 1. Критичні точки в сталях і класифікація основних видів перетворень

Термічна обробка була відома з прадавніх часів. До середини XIX століття її використовували як технологічну операцію, але не мали уявлення про внутрішні перетворення в металі. Розвиток техніки в XIX столітті сприяв перетворенню термообробки із мистецтва в науку. Початок вивчення процесів термічної обробки сталей зв'язують з відкриттям в 1868 р. Д.К.Черновим критичних температур фазових перетворень в сталі. Подальший значний внесок в розробку теорії термічної обробки сталей в XX столітті зробили радянські вчені М.Т.Гудцов, С.С.Штейнберг, Г.В.Курдюмов, В.Д.Садовський, А.П.Гуляєв та багато інших. Серед іноземних вчених слід відмітити американців - Бейна і Мейла, німців - Вефера, Ганемана тощо.

При вивченні процесів, які відбуваються під час термічної обробки сталей, спочатку треба скористатися діаграмою залізо- цементит і уточнити критичні точки сталей. Для цього достатньо розібрати ту область діаграми, яка відповідає сталям (рис. 162). Процеси первинної кристалізації в даному разі не мають великого значення, тому верхня частина діаграми не приймається до уваги.

Приведемо критичні точки сталей. На евтектоїдній лінії Р8К (727°С) лежать нижні критичні точки, які позначаються А\ (при нагріві - Асй при охолодженні - Аг\). Вони відповідають перетворенню: аустеніт перліт (Ф+Ц).

На лінії 05 лежать верхні критичні точки для доевтектоїдних сталей, які обумовлені поліморфізмом заліза у *=* а. Вони позначаються А з (Ас з - при нагріві; Ах₃ - при охолодженні ) і відповідають початку перетворення аустеніту у ферит при охолодженні і закінченню перетворення фериту в аустеніт при нагріві. Температура точок А з знижується із збільшенням вуглецю в сталях.

На лінії 5Е лежать верхні критичні точки для заевтектоїдних сталей. Це лінія називається цементитною, бо нижче неї при охолодженні з'являється цементит вторинний (Ції), а вище неї цей цементит повністю розчиняється в аустениті. Критичні точки цієї лінії позначаються А_ст- Для спрощення в учбовій літературі (А.П.Гуляєв) їх також позначають А₃ (Ас₃ і Аг₃ відповідно), але вони не пов'язані з поліморфним перетворенням у а заліза.

В теорії термічної обробки сталей розглядають чотири основних перетворення:

1. Перетворення при нагріві, які протікають вище точки А,, в інтервалі А\А₃ і вище точки Аз. Це спочатку перетворення перліту в аустеніт, потім - аустеніту в ферит і зростання зерна аустеніту.

2. Перетворення аустеніту при повільному охолодженні в перліт і йому подібні структури. Це перетворення називається перлітним.

3. Перетворення аустеніту при швидкому охолодженні в мартенсит або проміжну структуру - бейніт.

4. Перетворення мартенситу в перлітну структуру при нагріві загартованої сталі (відпусканні).