Влияние холодной деформации на зонное старение
31 октября 2011Рассмотрим 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
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…
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…
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…
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,…
Применение ВТМО ограничивают следующие факторы. Сплав может отличаться столь узким интервалом температур нагрева под закалку, что поддерживать температуру горячей обработки давлением в таких узких пределах практически невозможно (например, в пределах ± 5 °С для дуралюмина Д16). Оптимальный температурный интервал горячей деформации может находиться значительно ниже интервала температур нагрева под закалку. Например, при прессовании алюминиевых сплавов…
