Методы упрочнения металлических сплавов. Тема 2.3

1.

Тема 2.3
Методы упрочнения металлических сплавов

2.

Методы упрочнения связаны с созданием препятствий
перемещению дислокаций. Этого можно достичь за счет
термической обработки сплавов определенного вида:
перекристаллизации;
превращения,
диствердения;
особенно
характерного
пластической деформации (наклеп)
мартенситного
для
сталей;

3.

Перекристаллизация — это изменение типа кристаллической
решетки, происходящее при полиморфном превращении. Упрочнение
достигается за счет измельчения зерна в процессе изменения типа
кристаллической решетки, т.е. при образовании новой фазы. Так,
в исходном состоянии сплав имеет крупнозернистое строение.
При его нагреве до температуры tx (рис. 2.) начинается (а -» у)превращение. Вновь образующаяся у-фаза возникает по границам
исходной а-фазы и имеет меньшую величину зерна. Превращение
заканчивается при нагреве до температуры t при этом структура
сплава
представлена
только
мелкозернистой
у-фазой.
При охлаждении происходит обратное (у -» а)-превращение
и вторичное измельчение зерна

4.

Дисперсионное твердение — это упрочнение сплава за счет выделения
из пересыщенного твердого раствора большого количества мельчайших
частиц второй дисперсной (очень мелкой) фазы. Прочность возрастает
за счет того, что эти частицы препятствуют перемещению дислокаций.
Дисперсионное твердение возможно для сплавов типа твердый раствор
с ограниченной растворимостью (рис. 2.28). В исходном состоянии частицы
второй фазы крупные. Упрочнение достигается нагревом до получения
однофазной структуры (температуры tx) при этом частицы второй фазы
растворяются в твердом растворе. Образованную однофазную структуру
фиксируют последующим быстрым охлаждением, т.е. закалкой.

5.

Выделение второй фазы подавляется из-за быстрого
охлаждения, поэтому при комнатной температуре
получается структура пересыщенного твердого раствора.
Выделение вторичной фазы происходит при старении, т.е.
нагреве до температур ниже tu вызывающем выделение
второй фазы, но не ее рост. В результате получается
структура с зернами твердого раствора и мельчайшими
частицами второй фазы. Таким образом упрочняются
алюминиевые сплавы, быстрорежущие стали и др.
Наклеп и рекристаллизация. Наклеп — изменение
структуры и свойств металлического материала,
вызванное пластической деформацией. В результате
наклепа повышается предел прочности металла,
а его пластичность снижается

6.

В результате пластической деформации происходит искажение
кристаллической
решетки,
зерна
металла
деформируются
и приобретают определенную ориентацию. До деформации зерно
имеет равноосную форму, а после деформации зерна сначала
вытягиваются в направлении действующих сил, а затем дробятся, т.е.
измельчаются, что и приводит к повышению прочности.
Деформированный металл находится в неравновесном состоянии.
В таком металле даже при комнатной температуре могут
самопроизвольно протекать процессы, приводящие его в более
устойчивое состояние. Если же деформированный металл нагреть,
то скорость этих процессов возрастает. Небольшой нагрев (для
железа до 300…400°С) ведет к снятию искажений кристаллической
решетки, но микроструктура остается без изменений — зерна попрежнему сохраняют вытянутую форму. Прочность несколько
снижается, а пластичность повышается. Такая обработка называется
возвратом или отдыхом.