Главная / Теория термической обработки металлов / Химико-термическая и термомеханическая обработки / Термомеханическая обработка / Влияние холодной деформации на зонное старение

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