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 на высокотемпературной ступени получить необходимую степень распада раствора и оптимальный размер выделений. В результате достигаются более высокая плотность и однородность распределения выделений, чем это возможно при одноступенчатом старении при повышенной температуре.

Допустим, что по условиям эксплуатации необходимо иметь искусственно состаренный сплав с выделениями промежуточной фазы. Если эта фаза при оптимальной температуре старения зарождается гетерогенно на дислокациях, границах зерен и субзерен, то плотность ее выделений сравнительно низкая.

Если при этом она способна зарождаться на зонах ГП, то предварительное низкотемпературное старение, в том числе и естественное, может резко увеличить плотность выделения промежуточной фазы и измельчить ее на высокотемпературной ступени старения. Примером являются сплавы на базе системы Al — Zn — Mg (типа 1915), старение которых при 150 — 175 °С обеспечивает повышенную коррозионную стойкость.

В этих сплавах зоны ГП, образующиеся на низкотемпературной ступени (100 °С), увеличивают плотность выделений η´-фазы (смотрите таблицу Стадии распада пересыщенного раствора в промышленных сплавах) на высокотемпературной ступени (175 °С), и в результате двойного старения достигается сочетание повышенной прочности и сопротивления коррозии под напряжением. Роль низкотемпературной ступени здесь может выполнять и естественное старение в течение одного месяца, но более эффективно проводить первое старение при 100 °С в течение 10 — 20 ч.

В производственных условиях изделия не всегда сразу после закалки можно загрузить в печи для искусственного старения, т. е. между закалкой и искусственным старением неизбежен перерыв, иногда весьма длительный. Следовательно, естественное старение, даже если оно специально не планируется, обычно предшествует искусственному, которое фактически является высокотемпературной ступенью двойного старения (непланируемое естественное старение называют вылеживанием после закалки).

Поэтому закономерности ступенчатого старения представляют более широкий интерес, чем может показаться на первый взгляд. Эти закономерности бывают весьма сложными и часто не соответствуют нарисованной выше упрощенной схеме благотворного влияния предстарения.

«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…

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…

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…