Если сплав содержит фазы с резко различающимися термическими коэффициентами линейного расширения (силумины, металлокерамические материалы), то по сравнению с обычным отжигом более эффективен циклический отжиг с обработкой холодом.
Такой комбинированной термообработке подвергают детали, к которым предъявляют особо жесткие требования по стабильности размеров во время хранения и эксплуатации высокоточных приборов. Детали из силуминов типа АЛ2 и АЛ9 охлаждают до температур минус 40 — минус 196 °С, затем отогревают до комнатной температуры л помещают в печь, нагретую до 150 °С (или же сразу переносят в печь).
Затем детали охлаждают до комнатной температуры и вновь обрабатывают холодом. В течение трех циклов такой обработки (последней всегда должна быть операция нагрева) остаточные напряжения уменьшаются на 30 — 70% (наибольшее влияние оказывает первый цикл).
Обычный длительный отжиг при верхней температуре термического цикла (150 °С) несравненно слабее уменьшает остаточные напряжения. Скорости охлаждения и нагревания на результатах термоциклирования не сказываются.
Как показал М. Л. Хенкин, механизм эффективного уменьшения остаточных напряжений при термоциклировании силумина состоит в следующем. Из-за большой разницы в термических коэффициентах линейного расширения алюминиевой и кремниевой фаз (примерно в 6,5 раз) на межфазных границах возникают микронапряжения.
При обработке холодом эти микронапряжения усиливаются и, складываясь с остаточными напряжениями, вызывают при нагревании значительные пластические деформации. Таким образом, чередование захолаживания до отрицательных температур и последующего нагревания усиливает пластическое течение в микроучастках и этим способствует более полному уменьшению остаточных напряжений.
Во многих случаях уменьшение остаточных напряжений является побочным процессом, совершающимся при разнообразных операциях термообработки одновременно с основными структурными и фазовыми изменениями.
Например, литейные и сварочные напряжения уменьшаются при отжиге, основной целью которого является фазовая перекристаллизация (смотрите Графитизирующий отжиг). Литейные напряжения уменьшаются при гомогенизационном отжиге.
При высоком отпуске стали наряду с основным процессом превращения мартенсита в сорбит уменьшаются закалочные напряжения. Остаточные напряжения, возникшие в результате холодной обработки давлением, уменьшаются при рекристаллизационном отжиге, основной целью которого является снятие наклепа.
Нагрев для уменьшения остаточных напряжений довольно часто приходится применять как самостоятельную операцию термообработки, которая в этом случае и называется отжигом для уменьшения напряжений.
«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков