Главная / Теория термической обработки металлов / Старение и отпуск / Старение / Ступенчатое старение

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