Основные структурные изменения

В однофазных сплавах, например Х1, основной процесс при гомогенизационном отжиге — выравнивание состава зерен твердого раствора, т. е. устранение внутрикристаллитной ликвации.

В сплавах, содержащих неравновесные избыточные фазы, например в сплаве Х2, при гомогенизационном отжиге протекают два основных процесса: выравнивание концентрации внутри зерен твердого раствора и растворение неравновесных избыточных фаз. В основе этих процессов лежит диффузия и поэтому гомогенизанионный отжиг называют также диффузионным.

В самом начале выдержки при гомогенизационном отжиге сплавов Х2 или Х3 на границе дендритной ячейки с избыточной β-фазой устанавливается равновесная концентрация α-раствора, соответствующая точке предельной растворимости при температуре гомогенизации. Эта концентрация периферийного слоя α-раствора поддерживается постоянной до тех пор, пока существует избыточная β-фаза.

Выравнивание состава внутри дендритных ячеек является контролирующим звеном гомогенизации, определяющим скорость и время полного растворения избыточной фазы. Если условно отделить друг от друга процессы выравнивания состава внутри α-фазы и растворения в ней избыточной β-фазы, то можно схематично нарисовать такую картину.

Выравнивание состава внутри α-раствора приводит к уменьшению его концентрации на границе c β-фазой до значений ниже точки τ и периферийный слой дендритной ячейки становится ненасыщенным по отношению к β-фазе.

Поэтому β-фаза растворяется, поднимая концентрацию в, периферийном слое α-раствора до равновесной и т. д. Постепенно граница α/β перемещается в сторону растворяющейся β-фазы, а состав α-фазы по сечению дендритной ячейки выравнивается.

Если избыточная β-фаза должна полностью раствориться (в соответствии с диаграммой состояния), то после ее исчезновения через некоторое время завершается и выравнивание концентрации внутри α-раствора.

Если же состав сплава таков, например Х3, что он и в равновесных условиях не должен быть однофазным, то при гомогенизации растворяется только неравновесный избыток второй фазы (или нескольких фаз) и после отжига остается некоторое равновесное их количество.

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

Процессы гомогенизации при отжиге с нагреванием выше точки неравновесного солидуса

Процессы гомогенизации при отжиге с нагреванием выше точки неравновесного солидуса идут гораздо быстрее, чем при обычном отжиге ниже солидуса. Например, у дуралюмина Д16 температура неравновесного солидуса равна примерно 508 °С, а равновесного — около 530 °С (при разных составах в пределах допусков для одной марки сплава значения температуры солидуса могут несколько различаться). Время растворения неравновесного…

Недостаток отжига с нагреванием выше температуры неравновесного солидуса

Основной недостаток отжига с нагреванием выше температуры неравновесного солидуса — значительно более быстрое развитие пористости. К причинам, вызывающим развитие пористости при обычном отжиге, здесь можно добавить еще и следующую (по Е. Д. Захарову). Твердый раствор на базе алюминия при быстрой кристаллизации слитка пересыщается водородом. Зависимость объемной доли Зависимость объемной доли пор V от продолжительности τ…

Гомогенизация с нагревом выше температуры неравновесного солидуса

В некоторых случаях степень гомогенизации, проводимой при температурах вблизи неравновесного солидуса, но ниже его, может оказаться недостаточной. Необходимая полнота гомогенизации при этом или вообще не достигается, или достигается при таких длительных выдержках, которые неприемлемы в производстве. Кроме того, всегда желательно сокращение времени гомогенизации. Поэтому весьма заманчива возможность проведения гомогенизационного отжига при температурах выше неравновесного солидуса….

Сильный пережог изделий тонкого сечения из стали, меди и медных сплавов

Хорошо известен также сильный пережог изделий тонкого сечения из стали, меди и медных сплавов при чрезмерно высокой температуре или большой выдержке в окислительной атмосфере. Такой пережог вызван проникновением кислорода по границам зерен насквозь через все сечение изделия и образованием окислов на межзеренных границах: показатели пластичности при этом могут упасть до нуля. В совершенно иных условиях…

Литые сплавы

Главное изменение свойств при гомогенизационном отжиге — повышение пластичности литого сплава. При выборе режима отжига слитка показатели пластичности следует измерять не при комнатной температуре, а при температуре первой операции горячей обработки давлением. Если, например, слитки сплава Д16 предназначены для прессования, то показатели пластичности следует определять при температуре прессования, равной 400 °С. Механические свойства фасонной отливки…