Непрерывный и прерывистый распад

Непрерывный распад

При непрерывном распаде в исходном пересыщенном растворе образуются и растут отдельные выделения избыточной фазы. Так как выделения обогащены одним из компонентов, то матричная фаза обеднена этим компонентом и в ней существует градиент концентраций.

Кристаллы избыточной фазы растут вследствие обычной нисходящей диффузии:
поток атомов (смотрите стрелки на рисунке Схема эволюции распределения легирующего элемента) направлен в сторону понижения концентрации, и коэффициент диффузии D положителен. Последнее обусловлено тем, что вне области спинодального распада вторая производная от свободной энергии по концентрации d2F/dC2 > 0 (сравните со спинодальным распадом путем восходящей диффузии при отрицательных значениях D).

Растущие выделения при непрерывном распаде постепенно «высасывают» легирующий элемент из матричной фазы, обедняя ее по всему объему до равновесной концентрации Са (смотрите рисунки Схема к объяснению выделения β-фазы из α-раствора и Схема эволюции распределения легирующего элемента).

Размер выделений r при непрерывном распаде с увеличением продолжительности старения τ возрастает приближенно по параболическому закону:

Формула

Скорость роста выделений контролируется коэффициентом объемной диффузии D в решетке матрицы.

Характерная особенность рассматриваемого процесса — непрерывное по всему объему исходных зерен уменьшение концентрации легирующего элемента. Поэтому распад и называют непрерывным. Кристаллографическая ориентировка зерен исходной фазы при непрерывном выделении не изменяется, непрерывном выделении не изменяется.

По микроструктурным признакам непрерывный распад раствора при старении подразделяют на равномерный (или общий) и локализованный.

При равномерном распаде выделения однородно распределены по объему зерна.
Зарождение при равномерном распаде может быть гомогенным или гетерогенным (смотрите Образование промежуточных метастабильных фаз). В последнем случае места предпочтительного зарождения (дислокации, скопления вакансий и др.) распределены равномерно по телу зерна.

При локализованном распаде выделения неравномерно распределены по телу зерна. Продукты распада обнаруживаются у границ зерен и субзерен, в полосах скольжения и других местах.

Зарождение при локализованном распаде
— всегда гетерогенное.

«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…

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…

Максимальное упрочнение

Рассмотрим практически важный случай сложной роли естественного старения на примере сплавов системы Al — Mg — Si, находящихся на квазибинарном разрезе Al — Mg2Si или недалеко от него (сплавы типа авиаль). В этих сплавах при естественном старении образуются игольчатые зоны ГП, обогащенные магнием и кремнием, а при искусственном (170 °С) — метастабильная β´-фаза (смотрите таблицу…

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…