Структурные изменения при старении

Основные структурные изменения при старении сводятся к фазным этапам распада пересыщенного твердого раствора, полученного в результате закалки сплава.

Так как распад пересыщенного раствора является диффузионным процессом, то степень распада, тип выделений из раствора, их дисперсность, форма и другие структурные характеристики зависят от температуры и продолжительности старения и, конечно, от природы сплава, его химического состава по основным компонентам.

Кроме того, на структуру состаренного сплава влияют примеси, температура нагрева и скорость охлаждения при закалке, пластическая деформация перед закалкой и после закалки (перед старением), продолжительность вылеживания закаленного сплава при комнатной температуре перед искусственным старением и многие другие факторы.

Зависимость структуры состаренного сплава от большого числа факторов и многостадийность процесса распада пересыщенного твердого раствора в сочетании с высокой дисперностью выделений, особенно на начальных этапах распада, весьма осложняют изучение структурных изменений при старении.

Основные методы изучения строения состаренных сплавов — электронная микроскопия и рентгеноструктурный анализ.

Кроме того, полезные данные получают, изучая изменение механических и физических свойств, особенно элетросопротивления, при старении. Это изучение свойств позволяет делать предположения, а в отдельных случаях и выводы о характере и последовательности структурных изменений, прежде всего на ранних стадиях распада раствора, когда возможности прямых структурных методов ограничены.

Типы выделений

В зависимости от строения поверхности раздела между выделением и матрицей различают три типа выделений: полностью когерентные, частично когерентные и некогерентные.


Схема строения матрицы

Схема строения матрицы

Схема строения матрицы с полностью когерентным (а), частично когерентным
(б) и некогерентным (в) выделениями.


У полностью когерентного выделения вся поверхность раздела с матрицей когерентная, и решетка матрицы вокруг выделения упруго искажена. У частично когерентного выделения хотя бы одна из границ с матрицей когерентная, а остальные могут быть полукогерентными или даже некогерентными.

Некогерентное выделение не имеет ни одной когерентной границы с матрицей. В стареющих сплавах Al — Cu примером полностью когерентных выделений являются зоны ГП и θ˝-фаза, частично когерентных 0´-фаза и некогерентных CuAl2 (их структура рассмотрена ниже, смотрите рисунок Элементарные ячейки).

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Возврат после старения

Явление возврата после старения было открыто на дуралюмине. Если естественно состаренный дуралюмин нагреть до температуры примерно 250 °С, выдержать 20 — 60 с и быстро охладить, то его свойства возвращаются к значениям, характерным для свежезакаленного состояния.  Сущность явления возврата состоит в том, что зоны ГП, возникшие при естественном старении, во время нагрева сплава растворяются, метастабильные…

Режимы старения и механические свойства состаренных сплавов

С ролью предстарения тесно связан вопрос о роли скорости нагрева при одноступенчатом старении. Обычно на скорость нагрева до температуры старения не обращают внимания. Однако начальные стадии распада при замедленном нагреве могут влиять на свойства состаренного сплава. Так, например, замедленный нагрев до температуры старения некоторых алюминиевых сплавов позволяет несколько повысить их прочность. Режимы старения и механические…

Выбор режима старения

Выбор температуры и продолжительности старения После предварительной оценки температурного уровня старения по соотношению или по аналогии с другими сплавами на базе того же металла экспериментально отрабатывают режим старения, строя графики, подобные рисуноки Схема зависимости прочностных свойств и Схема зависимости прочности от температуры старения. Как известно, старение подразделяют на естественное, происходящее при комнатной температуре, и искусственное,…

Искусственное старение

В зависимости от режима, структурных изменений и получаемого комплекса свойств искусственное старение можно подразделить на полное, неполное, перестаривание и стабилизирующее старение (соответствующие режимы и свойства приведены в таблице Режимы старения и механические свойства состаренных сплавов на разной основе для литейного алюминиевого сплава AЛ9). Полное искусственное старение проводят при такой температуре и продолжительности, которые обеспечивают достижение…

Ступенчатое старение

Старение с выдержкой вначале при одной, а затем при другой температуре называют ступенчатым. Как правило, температуру первой ступени выбирают ниже, чем второй. Основная цель двухступенчатого (двойного) старения — создать большое число центров выделений на низкотемпературной ступени, когда пересыщенность твердого раствора велика (на рисунке Размер выделений степень пересыщенности C0/C1 растет с понижением температуры Т1), а затем…