Влияние холодной деформации на зонное старение

Рассмотрим вначале влияние холодной деформации на зонное старение. Казалось бы, что деформация, увеличивая плотность дислокаций и концентрацию вакансий, должна ускорять зонное старение. Но, во-первых, зоны зарождаются гомогенно, а не на дислокациях и, во-вторых, дислокации являются эффективными местами стока вакансий.

Очень сильная пластическая деформация повышает концентрацию вакансий (отношение числа вакансий к числу атомов) всего на 10—6, в то время как закалка создает значительно более сильное пересыщение решетки вакансиями: концентрация закалочных вакансий достигает величины порядка 10—4.

«Выметание» большого числа закалочных вакансий скользящими дислокациями при пластической деформации закаленного сплава может полностью перекрыть сравнительно небольшое поступление в кристалл вакансий, генерируемых порогами скользящих дислокаций. В результате пластическая деформация закаленного сплава замедляет зонное старение, так как избыточные вакансии играют важную роль в диффузионном переносе атомов растворенного элемента к растущим зонам (смотрите Структурные изменения при старении).

В сплавах с небольшой концентрацией растворенного элемента холодный наклеп может замедлить образование зон при старении из-за притяжения к дислокациям атомов этого элемента и соответствующего обеднения ими матрицы.

Замедление роста зон в наклепанном сплаве проявляется в замедлении упрочнения и уменьшении прироста прочности при старении. Такой результат получается, например, при холодной деформации свежезакаленного дуралюмина. Поэтому НТМО с зонным старением как заключительной операцией обычно не используют.

Если при закалке изделие охлаждалось сравнительно медленно, например при закалке в воздушной среде, и решетка сильно не пересыщалась закалочными вакансиями, то замедление зонного старения под действием наклепа может и не проявиться. Более того, наклеп в этом случае способен даже ускорить зонное старение из-за повышения концентрации подвижных вакансий в результате разрушения дислокациями вакансионных скоплений, успевших образоваться при замедленном закалочном охлаждении.

Кроме того, в этих условиях ускорение зонного старения может быть также результатом генерирования вакансий порогами скользящих дислокаций. В таких случаях НТМО, включающую зонное старение, можно использовать для дополнительного упрочнения сплава.

Несравненно больший интерес представляет НТМО, включающая фазовое старение. Дислокации облегчают зарождение выделений фаз. Поэтому в наклепанном сплаве с повышенной плотностью дислокаций фазовое старение протекает быстрее, а плотность выделений и, соответственно упрочнение оказываются более высокими, чем при старении ненаклепанного сплава. Чем больше степень холодной деформации, тем выше плотность дислокаций и соответственно выше плотность выделений и упрочнение при фазовом старении (смотрите рисунок Влияние степени обжатия).

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

Высокотемпературная термомеханическая обработка сталей, закаливаемых на мартенсит

При ВТМО аустенит деформируют в области его термодинамической стабильности и затем проводят закалку на мартенсит (смотрите рисунок Схема обработки легированной стали). После закалки проводят низкий отпуск. Основная цель обычной термообработки с деформационного (прокатного ковочного) нагрева — исключить специальный нагрев под закалку и благодаря этому получить экономическии эффект. Главная же цель ВТМО — повышение механических свойств…

Явление наследования упрочнения

Большой интерес представляет обнаруженное М. Л. Бернштейном явление наследования («обратимости») упрочнения от ВТМО при повторной термической обработке. Оказалось, что упрочнение от ВТМО сохраняется, если сталь перезакалить с кратковременной выдержкой при температуре нагрева под закалку или если упрочненную ВТМО сталь вначале подвергнуть высокому отпуску, а затем перезакалить. Например, предел прочности стали 37XH3A после ВТМО по режиму…

Термомеханическая обработка сталей, закаливаемых на мартенсит

Процессы ТМО сталей начали интенсивно изучать с середины 50-х годов в связи с изысканием новых путей повышения конструктивной прочности. Низкотемпературная термомеханическая обработка (НТМО) При НТМО переохлажденный аустенит деформируется в области его повышенной устойчивости, но обязательно ниже температуры начала рекристаллизации и затем (превращается в мартенсит. После этого проводят низкий отпуск (на рисунке не показан). Схема обработки…

Предварительная термомеханическая обработка (ПТМО)

Сущность ПТМО заключается в том, что полуфабрикат, полученный после горячей деформации в нерекристаллизованном состоянии, сохраняет нерекристаллизованную структуру и при нагреве под закалку. ПТМО отличается от ВТМО тем, что операции горячей деформации и нагрева под закалку разделены (смотрите рисунок Схемы термомеханической обработки стареющих сплавов). ПТМО широко применяют в технологии производства полуфабрикатов из алюминиевых сплавов. Давно было…

Высокотемпературная термомеханическая обработка (ВТМО)

При ВТМО проводят горячую деформацию, закалку с деформационного нагрева и старение (смотрите рисунок Схемы термомеханической обработки стареющих сплавов). При горячей деформации повышается плотность дислокаций и возникает горячий наклеп, который в процессе самой деформации может частично или полностью сниматься в результате развития динамической полигонизации и динамической рекристаллизации. Кривая напряжение — деформация имеет участок подъема напряжения течения,…