Главная / Теория термической обработки металлов / Старение и отпуск / Старение / Прерывистый распад (продвигающийся фронт)

Прерывистый распад (продвигающийся фронт)

В наклепанном сплаве продвигающийся фронт ячеистого распада «выметает» на своем пути дислокации в пересыщенном растворе и, следовательно, к термодинамическому стимулу прерывистого распада — разнице в значениях свободной энергии исходной фазы αп и смеси фаз α1 + β — добавляется новая составляющая, связанная с уменьшением плотности дислокаций.

Но одновременно наклеп способствует непрерывному распаду во всем объеме исходных зерен. Образующиеся при непрерывном распаде частицы тормозят продвижение границы ячейки прерывистого распада.

В зависимости от степени деформации и температуры старения может преобладать действие разных из указанных факторов, и поэтому пластическая деформация после закалки способна и ускорять, и затруднять прерывистый распад при последующем старении. В бериллиевой бронзе предварительная холодная прокатка с обжатием 20 — 50% ускоряет прерывистый распад, с увеличением обжатия от 50 до 90% развитие его уменьшается и при обжатиях более 90% полностью подавляется. 

Среди промышленных сплавов прерывистый распад в заводской практике встречается в бериллиевой бронзе (например, марки Бр.Б2), магниевых сплавах на базе системы Mg — Al — Zn (например, марки МЛ5), аустенитном железном сплаве марки 36НХТЮ.

При старении обычно стараются избежать прерывистого распада, так как двухфазная структура с некогерентными выделениями после прерывистого распада получается более грубой и соответственно менее прочной, чем после обычного дисперсионного твердения, когда образуются дисперсные когерентные или полукогерентные выделения. Кроме того, некогерентные пластинчатые выделения избыточной фазы на границах зерен охрупчивают сплав.

От вредного для бериллиевых бронз перерывистого распада можно полностью избавиться, применив сильную холодную деформацию (более 90%) или же вводя небольшие добавки, например 0,2% Со или 0,1% Mg. Объем, претерпевший прерывистый распад, в бериллиевой бронзе, зависит от режима термообработки.

Так, в состаренной бронзе Бр.Б2 объемная доля приграничных зон прерывистого распада при закалке с температур 760, 780 и 800 °С равна соответственно 30, 20 и 12%. Понижение температуры старения способствует развитию прерывистого и торможению непрерывного распада. Равномерный распад по всему объему зерна особенно важен для получения высоких упругих характеристик бериллиевой бронзы.

В магниевых сплавах замедление охлаждения при закалке увеличивает объем, претерпевший при старении прерывистый распад. В отливках, закаленных с охлаждением на воздухе, границы зерен на шлифе сильно растравливаются в результате прерывистого распада, успевшего пройти здесь во время медленного закалочного охлаждения.

Иногда прерывистый распад полезен.
Если при прерывистом распаде выделяется фаза, когерентная матрице, как γ´-фаза (типа Ni3Al) в сплаве 36НХТЮ, то после старения получается дисперсная структура и механические свойства повышаются.

Если научиться создавать контролируемый рост строго направленных волокнистых выделений при прерывистом распаде, то его можно будет использовать для создания композиционных материалов, в которых монокристальные волокна химического соединения равномерно распределены и хорошо связаны с металлической матрицей.

«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…

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…

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…