Закономерности влияния состава на старение сплавов тройной системы качественно такие же, как и в двойной системе. Зная изотермические разрезы при температуре закалки (сплошные линии на рисунке) и при более низкой температуре, например комнатной (пунктирные линии), можно предсказать, возможно ли вообще старение в любом интересующем нас сплаве, а для сплавов из одной фазовой области, — где следует ожидать большего упрочнения.
Например, сплав 1 не способен к старению, так как он при комнатной температуре находится в однофазной области. Сплавы 2, 3, 6, и 7, составы которых находятся на одной коноде, по эффектам при старении аналогичны сплавам C2, C3, C6 и C7 в двойной системе на рисунке Схема зависимости.
Сплавы 2 и 3 при температуре закалки расположены в однофазной α-области, а при комнатной температуре — в двухфазной области α + β. Следовательно, их можно закаливать на пересыщенный α-раствор и подвергать старению. Пересыщенность раствора в сплаве 3 больше, чем в сплаве 2, и поэтому сплав 3 должен сильнее упрочняться при старении (полная аналогия с двойными сплавами C2 и C3 на рисунке Схема зависимости).
Сплавы 6 и 7 также способны упрочняться при старении. Так как они находятся на одной коноде, то состав α-раствора в них при температуре нагрева под закалку один и тот же (точка r). Но величина упрочнения при старении сплава 7 должна быть ниже из-за большего количества «балластной» β-фазы, не перешедшей в α-раствор при нагреве под закалку (полная аналогия со сплавами C6 и C7 на рисунке Схема зависимости).
Сплавы 4, 5 и 8 также можно подвергать старению. От сплавов 2, 3, 6 и 7 они отличаются выделяющимися фазами. В сплаве 4 может выделяться 7фаза, а в сплавах 5 и 8 — фазы β и γ.
В какой фазовой области расположены наиболее прочные стареющие сплавы, обычно предсказать не удается, так как даже если состав и строение стабильных фаз известны, то чаще всего мы заранее не знаем ничего о типе и структуре промежуточных метастабильных выделений. А эти выделения, как правило, и обеспечивают максимальное упрочнение при старении.
Наглядным примером могут служить промышленные сплавы на базе системы Al — Zn — Mg (типа 1915). В этих сплавах, согласно диаграмме состояния, в стабильном равновесии с алюминиевым α-раствором находится тройное соединение Т (Al2Mg3Zn3), а при старении, обеспечивающем высокую прочность, выделяется η´-фаза, промежуточная между α-раствором и фазой η (MgZn2). Предсказать подобные случаи пока невозможно.
Изотермические разрезы тройной системы
Изотермические разрезы тройной системы при температуре закалки (оплошные линии) и комнатной температуре (пунктир).
Несмотря на определенные ограничения, диаграмма состояния все же необыкновенно ценна при выборе состава и режима термической обработки стареющего сплава. Она указывает, в области каких составов следует искать стареющие сплавы, позволяет выбрать интервал закалочных температур (смотрите Нагрев и охлаждение при закалке без полиморфного превращения), температурный уровень старения на максимальную прочность (смотрите соотношение) и выбрать для экспериментального опробования составы сплавов вблизи границы растворимости при температуре закалки.
Чем больше разница в предельной растворимости при эвтектической (перитектической) и комнатной температурах (C5 — C1 на рисунке Схема зависимости), тем большее упрочнение следует ожидать при закалке и старении сплавов, так как при закалке можно получить большую пересыщенность твердого раствора.
Квазибинарные разрезы в тройных системах указывают области составов, в которых из пересыщенного раствора должны выделяться соединения.
Если эти соединения — эффективные упрочнители при старении, то, зная (или делая предположение) о существовании квазибинарного разреза, можно ускорить поиск высокопрочных стареющих сплавов.
Заметим, что состав сплава с максимальным упрочнением не обязательно находится точно на квазибинарном разрезе.
Если уже известно, что в тройной системе А — В — С сплавы из двухфазной области α + β сильно упрочняются при старении, то в другой системе А — В — D термически упрочняемые сплавы следует прежде всего искать в области составов, где из α-раствора может выделяться β-фаза. Такой подход существенно облегчает поиск высокопрочных стареющих сплавов, ориентируя исследователя на определенные фазовые области диаграммы состояния.
«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков