В чем заключается естественное и искусственное старение дуралюмина
Термическая обработка для дюралюминов заключается в закалке и последующем старении.
СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Сплавы на основе алюминия
Алюминий имеет плотность, равную 2,7г/см3 и температуру плавления 660°С.
Алюминий и его сплавы обладают высокими электро- и теплопроводностью, подвержены обработке давлением, поэтому из сплавов алюминия изготавливают все виды полуфабрикатов, детали штамповкой и ковкой. Также изготавливают очень тонкие листы (вплоть до фольги толщиной 0,003 мм). Алюминий и его сплавы обладают хорошей коррозионной стойкостью.На воздухе алюминий окисляется и на поверхности образуется прочная оксидная пленка, защищающая поверхность металла. Алюминий имеет устойчивость в азотной кислоте, но разрушается при воздействии щелочей, серной и соляной кислот.
Алюминий и его сплавы обладают очень хорошими литейными свойствами и обрабатываемостью резанием. Чистый алюминий имеет невысокую прочность (σв = 50 ‑ 100МПа), однако сплавы алюминия упрочняются и σв повышается до уровня некоторых сталей (σв = 500 ‑ 600МПа). При этом увеличивается удельная прочность сплавов и уменьшение веса конструкций, что объясняет использование сплавов алюминия в ракето- и самолетостроении.
Основные легирующие элементы в сплавах алюминия: медь, магний, марганец, кремний, цинк. В исходном состоянии эти элементы, как правило, растворяются в твердом растворе алюминия или формируют интерметаллидные соединения.
Все сплавы алюминия подразделяются на 2 группы:
1. Деформируемые алюминиевые сплавы.
2. Литейные алюминиевые сплавы.
Деформируемые сплавы в свою очередь подразделяются на:
— упрочняемые термической обработкой;
— неупрочняемые термической обработкой.
Деформируемые сплавы, неупрочняемые термической обработкой
Основные легирующие элементы: магний, марганец.
Обозначение: АМг (сплав Аl – Mg); АМц (сплав Аl – Mn).
Свойства: невысокая прочность, хорошая пластичность и коррозионная стойкость.
Используются в отожженном состоянии, либо упрочняются деформацией, нагартовкой.
Эти сплавы хорошо обрабатываются и свариваются.
Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой
Относятся сплавы системы алюминий – медь (магний). Наиболее известные сплавы этой группы – дюралюмины.
Обозначение: Д1; Д16.
Термическая обработка для дюралюминов заключается в закалке и последующем старении.
Закалка проводится с температуры 500°С, в воде. После закалки структура сплавов: пересыщенный твердый раствор меди в алюминии. В закаленном состоянии сплавы имеют невысокую прочность при сохранении пластичности. Закаленные детали можно подвергать технологическим операциям.
После закалки с целью упрочнения проводится старение:естественное(при комнатной температуре) или искусственное (при температуре 150-250°С).
Старение – процесс распада пересыщенного твердого раствора легирующих элементов в металлической матрице с образованием дисперсных частиц интерметаллидных соединений с целью упрочнения сплавов.
Процесс старения включает несколько стадий:
1 стадия – образование зон Гинье-Престона ГП-1(образование прослоек повышенной концентрации меди размером 4 – 10 нм в растворе меди в алюминии);
2 стадия – рост зон Гинье-Престона (100нм) и образование зон ГП-2. При этом повышается прочность сплава;
Естественное старение заканчивается образованием зон ГП-1 и ГП-2.
Искусственное старение заканчивается образованием Θ – фазы.
Структура сплавов после закалки и естественного старения – твердый раствор + зоны ГП.
Структура сплавов после закалки и искусственного старения – твердый раствор + Θ-фаза.
После термической обработки дюрали значительно упрочняются, причем эффект максимального упрочнения достигается после закалки и естественного старения. Кроме того, в дюралях увеличивается стойкость к усталостным и хрупким разрушениям.
Дюрали используют в самолетостроении, в пищевой, химической промышленности, для корпусов катеров, яхт.
Для повышения коррозионной стойкости дюрали плакируют. (поверхность листов из дюрали покрывают чистым алюминием и прокатывают).
В последнее время для снижения полетной массы в ракетной технике и самолетостроении используют легирование литием. Создаются сплавы системы Al – Mg – Li и Al – Cu – Li.
3. Литейные алюминиевые сплавы .
Используют для изготовления готовых литых деталей.
Литейные сплавы алюминия обозначаются: АЛ2; АЛ9; АЛ13; АЛ14 и т.д., где А – алюминиевый сплав, Л – литейный сплав, число – условный номер сплава.
Основные легирующие элементы: кремний (система Al – Si, силумины), магний, цинк, медь.
Естественное и искусственное старение дуралюмина.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ» (МГТУ ГА)
ФАКУЛЬТЕТ эксплуатации летательных аппаратов
КАФЕДРА летательных аппаратов и двигателей
Направление подготовки 25.03.01 Техническая эксплуатация
летательных аппаратов и двигателей
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине
“Материаловедение и технология материалов”
Раздел: «Материаловедение»
Выполнил: студент ________ К. В. Баганов
Проверил : к.т.н., профессор кафедры ЛА и Д с оценкой
Содержание
Сущность металлической, ионной, ковалентной связей атомов в твердых телах. 3
Диаграмма состояния Fe-C. Построить кривую охлаждения для сплава с 0,8% C. 6
Естественное и искусственное старение дуралюмина.……………………. 11
Цементация и азотирование сталей.…………………………………………………………..12
Ферриты. Особенности их структуры и область применения………………..14
Сущность металлической, ионной, ковалентной связей атомов в твердых телах.
Атомы металлов отличаются от атомов других элементов тем, что сравнительно слабо удерживают свои внешние электроны. Поэтому в кристаллической решетке металла эти электроны покидают свои атомы, превращая их в положительно заряженные ионы. «Обобществленные» электроны передвигаются в пространстве между катионами и удерживают их вместе. Межатомные расстояния в металлах больше, чем в их соединениях с ковалентной связью. Такая связь существует не только в твердых кристаллах металлов, но и в расплавах и в аморфном состоянии. Она называется металлической.
Схема связей в металлах.
Металлическая связь – химическая связь, обусловленная наличием большого количества не связанных с ядрами подвижных электронов.
Металлическая связь
Образование связи за счет
Образование связей одновременно
между большим числом частиц
Взаимное смещение катионов (при ударе) не приводит к разрыву связи
Единая система электронов в металлических веществах называется электронным газом. Металл можно представить в виде остова из положительных ионов, погруженного в электронный газ, который компенсирует силы взаимного отталкивания положительных ионов. В свою очередь, электронный газ может свободно двигаться через решетку, состоящую из ионов металла. В кристаллах металлов атомы ионизированы не полностью, и часть валентных электронов остается связанной. В результате возможно появление частично ковалентных связей между соседними атомами. Вклады ионной и ковалентной составляющей обнаружены во многих металлах. Металлическая связь имеет признаки, характерные как для ковалентной, так и для ионной связи. Важнейшим признаком металлов считают высокую электропроводность, которая уменьшается с ростом температуры. Электроны в металле беспорядочно движутся, переходя от одного атома к другому. А положительно заряженные ионы лишь слегка колеблются около своего положения в кристаллической решетке. Благодаря наличию свободных, не связанных с определенными атомами электронов, металлы хорошо проводят электрический ток и тепло. При нагревании металла колебания катионов усиливаются. Электронам труднее продвигаться между ними, поэтому электрическое сопротивление металла увеличивается.
Наличие свободных электронов обусловливают высокую теплопроводность металлов и характерный металлический блеск. Их высокая пластичность и ковкость связаны с возможностью взаимного смещения катионов в металлической кристаллической решетке без разрыва химической связи.
Физические свойства металлов, такие как высокую тепло- и электропроводность, пластичность и ковкость, характерный металлический блеск, можно объяснить исходя из представлений об электронном газе. Однако, количественные расчеты с использованием такой модели строения металлических кристаллов не всегда приводят к результатам, совпадающим с экспериментальными данными. Поэтому для более строгого описания состояния электронов в металле используют квантово-химические методы.
Химическая связь, обусловленная взаимодействием электронного газа (валентные электроны) в металлах с остовом положительно заряженных ионов кристаллической решетки. Идеальная модель металлической связи отвечает образованию частично заполненных валентными электронами металла зон энергетических уровней, называемых зонами проводимости. При сближении атомов, образующих металл, атомные орбитали валентных электронов переходят в орбитали, делокализованные по кристаллической решетке аналогично делокализованным p-орбиталям сопряженных соединений.
При сближении двух атомов, например Li, образуется ковалентная связь, при этом происходит расщепление каждого энергетического уровня валентного электрона на два. Когда N атомов Li образуют кристаллическую решетку, перекрывание электронных облаков соседних атомов приводит к тому, что каждый энергетический уровень валентного электрона расщепляется на N уровней, расстояния между которыми из-за большой величины N настолько малы, что их совокупность может считаться практически непрерывной зоной энергетических уровней, имеющей конечную ширину. Поскольку каждый атом участвует в образовании большего числа связей, чем, например, в двухатомной молекуле при том же числе валентных электронов, то минимум энергии системы (или максимум энергии связи) достигается при расстояниях больших, чем в случае двухцентровой связи в молекуле.
Металлическая связь характерна не только для металлов и их сплавов, но и для металлических соединений, она сохраняется не только в твердых кристаллах, но и в расплавах и в аморфном состоянии.
Диаграмма состояния Fe-C. Построить кривую охлаждения для сплава с 0,8% C.
В диаграмме состояния даны две линии равновесия системы. Сплошной линией показана диаграмма состояния для практического равновесия системы железо-цементит, или метастабильная диаграмма.
Диаграмма состояния железо-цементит
Ввиду того, что возможен процесс рапада 
и система 
не является теоретически полностью равновесной, ее и называют метастабильной. Пунктирной линией нанесена диаграмма состояния для равновесия системы железо-графит, или стабильная диаграмма.
Считается, что углерод может выделяться в виде цементита и графита в зависимости от скорости охлаждения и химического состава.
По оси абсцисс диаграммы отложено содержание от 0 до 6,67% C, по оси ординат – температура от 0 до 1600 градусов.
Диаграмма состояния системы железо-цементит имеет большое практическое значение: ею пользуются для назначения режимов термической обработки сталей и чугуна, и определения температурных пределов обработки давлением.
Линию ACD диаграммы называют линией ликвидуса; выше этой линии сплавы находятся в жидком состоянии. Когда температура сплава соответствует линии АС, начинается процесс кристаллизации из жидкого сплава аустенита, а на линии CD – цементита.
Так как цементит выделяется непосредственно из жидкого сплава в процессе первичной кристаллизации, то его называют первичным цементитом.
При понижении температуры сплава ниже линии ACD кристаллизация его продолжается с постепенным увеличением количества твердых кристаллов за счет уменьшения жидкого сплава.
Линию AECF называют линией солидуса, так как она соответствует моменту полного затвердевания сплава. В точке С при 4,3% углерода и 1147 градусах сплав переходит в твердое кристаллическое состояние; эта точка называется эвтектической точкой, а сплав этого состава – этектическим.
Структура эвтектического сплава при метастабильном затвердевании – ледебурит.
Аустенит, входящий в эвтектику, имеет наибольшее содержание углерода, равное 2,0%.
Сплавы, содержащие более 2,0% углерода, называются чугунами, а содержащие менее 2,0% углерода – сталями.
Чугун, содержащий ровно 4,3% углерода, называют эвтектическим, менее 4,3% углерода – доэвтектическим, а содержащий более 4,3% углерода – заэвтектическим.
В зоне II диаграммы сплав состоит из кристаллов аустенита и жидкого сплава; обе фазы переменного состава в зависимости от температуры.
Содержание углерода в кристаллах аустенита определяется линией АЕ, а в жидкой части сплава – линией АС. В зоне III диаграммы сплав состоит из цементита и жидкого сплава.
Содержание углерода в жидком сплаве определяется линией CD.
При температурах, соответствующих линии GSE, начинается процесс вторичной кристаллизации (за счет аустенита), то есть процесс кристаллизации из твердого раствора.
В зоне IV стали имеют структуру аустенита. При этом ветвь GS называется линией 
; она показывает температуры начала выделения феррита из аустенита, а ветвь SE, называемая линией , показывает выделение вторичного цементита из аустенита. В зоне VIII стали имеют две структурные составляющие – феррит и аустенит. В зоне V находятся в равновесии две структурные составляющие – цементит и аустенит. В этом случае цементит выделяется из аустенита вследствие уменьшения растворимости углерода в аустените при понижении температуры. Этот цементит называется вторичным. Содержание углерода в аустените определяется линией SE.
При температурах, соответствующих линии PSK, завершаются процессы вторичной кристаллизации. Эта линия является эвтектоидной линией или линией 
.
При этих температурах твердый раствор с содержанием 0,80% С распадается на механическую смесь феррита и цементита, называемую перлитом. Точка S называется эвтектоидной. Сталь, содержащая 0,80% С, называется эвтектоидной, менее 0,80% С – доэвтектоидной, более 0,80% С – заэвтектоидной.
В структуре доэвтектоидных сталей, кроме перлита, присутствует избыточный феррит.
Чем меньше в стали содержится углерода, тем больше будет содержаться в структуре феррита.
Доэвтектоидные стали на практике делят на три класса: мягкие стали (содержащие до 0,4% С), средней твердости (0,4-0,6% С) и твердые стали (более 0,6% С). В доэвтектоидных сталях с увеличением содержания углерода увеличиваются твердость и прочность, а пластические свойства ухудшаются. Заэвтектоидные стали применяют главным образом как стали инструментальные, доэвтектоидные стали применяют как поделочные.
Рассмотрим структурные превращения в чугуне при его охлаждении (нагревании) ниже линии твердого состояния. В зоне VI диаграммы (доэвтектические чугуны) в равновесии находятся три структурные составляющие.
Кроме аустенита и ледебурита (продуктов первичной кристаллизации), в структуре имеется еще и вторичный цементит. По мере понижения температуры в этой зоне содержание углерода в аустените понижается за счет образования вторичного цементита. По мере охлаждения содержание углерода в структурно свободном аустените и в аустените, входящем в ледебурит, определяется линией SE.
При температуре, соответствующей линии PSK, чугун, содержащий от 2,0 до 4,3% С, будет состоять из трех структурных составляющих – цементита, ледебурита и перлита (при содержании 0,80% С).
В зоне VII диаграммы в равновесии находятся ледебурит и цементит (первичный).
При температуре, соответствующей линии PSK, аустенит распадается, образуя перлит. Таким образом, в зоне XI будут в равновесии структуры перлита, ледебурита и вторичного цементита.
В зоне XII будут находиться в равновесии кристаллы ледебурита и цементита.
Чугун, в зависимости от химического состава, и скорости охлаждения может кристаллизоваться как по метастабильной, так и по стабильной системе.
В результате кристаллизации чугун может иметь структуру белого чугуна (перлит + цементит + ледебурит), половинчатого чугуна (перлит + ледебурит + цементит + графит), а так же структуру серого чугуна, перлитного (перлит + графит), ферритно-перлитного (перлит + феррит + графит), ферритного (феррит + графит).
Кривая охлаждения с содержанием углерода 0,8%
Сплав с содержанием 0,8% С называется эвтектоидной сталью.
Кристаллизация с конечным образованием аустенита происходит в интервале температур точек 1-2. В ней при температуре линии PSK происходит эвтектоидное превращение, в результате которого из аустенита выделяются феррит с содержанием 0,02% С и цементит. Такую смесь двух фаз называют перлитом. Эвтектоидное превращение идет при постоянных температуре и составе фаз, так как в процессе одновременно участвуют три фазы, и число степеней свободы равно нулю.
Применение правила фаз Гиббса:
Правило фаз С = К + Р + Ф
С – число степеней свободы;
К – число компонентов;
Р – число внешних факторов равновесия (для металлических систем Р = 1)
, следовательно процесс протекает при изменяющейся температуре и на кривой охлаждения получаем наклонный участок 1-2.
После этого начинается ускоренное падение температуры аустенита до точки 3.
, следовательно процесс протекает при изменяющейся температуре и на кривой охлаждения получаем наклонный участок 2-3.
При этом температура останавливается и оставшийся аустенит переходит в перлит.
, следовательно процесс протекает при постоянной температуре, и на кривой охлаждения это выражено линией 3-3′.
В дальнейшем температура перлитной структуры снова понижается, а структурных изменений не происходит и такую сталь называют эвтектоидной.
, следовательно процесс протекает при изменяющейся температуре и на кривой охлаждения получаем наклонный участок 3′-4.
Естественное и искусственное старение дуралюмина.
Дюралюминии — сплавы алюминия с медью, которые содержат постоянные примеси кремния и железа и могут быть легированы магнием и марганцем. Количество меди в них находится в пределах 2,2-7 %. Медь растворяется в алюминии в количестве 0,5% при комнатной температуре и 5,7% при эвтектической температуре, равной 548 градусов.
Процесс изменения структуры закаленного сплава при комнатной температуре называется процессом естественного старения. Структура закаленного дюралюминия имеет малую стабильность и даже при комнатной температуре в ней самопроизвольно происходят изменения. Эти изменения сводятся к тому, что атомы избыточной меди группируются в растворе, располагаясь в порядке, близком к характерному для кристаллов химического соединения CuAl. Химическое соединение еще не образуется и тем более не отделяется от твердого раствора, но за счет неравномерности распределения атомов в кристаллической решетке твердого раствора в ней возникают искажения, которые приводят к значительному повышению твердости и прочности с одновременным снижением пластичности сплава. Естественное старение особенно интенсивно происходит в течение первых нескольких часов, полностью же завершается, придавая сплаву максимальную для него прочность, через 4-6 суток.
Если же сплав подогреть до 100-150 градусов по Цельсию, то произойдет искусственное старение. В этом случае процесс совершается быстро, но упрочнение происходит меньшее. Объясняется это тем, что при более высокой температуре диффузионные перемещения атомов меди осуществляются более легко, поэтому происходит завершенное образование фазы CuAl и выделение ее из твердого раствора. Упрочняющее же действие полученной фазы оказывается меньшим, чем действие искаженности решетки твердого раствора, возникающей при естественном старении.
Сравнение результатов старения дюралюминия при различной температуре показывает, что максимальное упрочнение обеспечивается при естественном старении в течении четырех дней.
Дата добавления: 2018-06-01 ; просмотров: 1765 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Термообработка дуралюминия (дюралюминия): отжиг, закалка, старение
Виды отжига
Для термически упрочняемых сплавов типа дуралюмин (Д16, Д1, 2024, 2017) существуют три типа отжига:
1. отжиг-возврат для частичного снятия наклепа;
2. рекристаллизационный отжиг для полного снятия наклепа предварительно деформированных полуфабрикатов;
3. отжиг полуфабрикатов, которые предварительно упрочнили термической обработкой — закалкой и старением.
Для сплавов типа дюралюмин температура отжига и скорость охлаждения строго контролироваться с целью предупреждения возможной частичной закалки или пережегов.
| Тип отжига | Tемпература°C | Время, мин |
| 1) Охлаждение со скоростью не более 10°С/ч до 280°С, затем на воздухе. 2) Охлаждение со скоростью не более 30°С/ч до 280°С, затем на воздухе. | ||
| Отжиг закаленного и состаренного материала | 380—420 | 10—60 1) |
| Рекристаллнзационный отжиг деформированного материала | 350—400 | 60—120 2) |
| Отжиг-возврат для частичного снятия наклепа | 250—280 | 30 |
Деформированный материал обладает сложной дислокационной структурой, которая переходит в более стабильную после отжига. В процессе нагрева в зависимости от температуры и продолжительности нагрева протекают разные структурные изменения. При сравнительно низких температурах (для рассматриваемых сплавов 200—300°С) происходит возврат. При возврате уменьшается плотность дислокаций в центре фрагментов и образуется внутризеренная субструктура с границами субзерен в виде стенок или групп дислокаций. В результате возврата изменяются некоторые свойства металла: понижается прочность, повышаются пластичность и электропроводность. Полностью нагартовка снимается только после рекристаллизации, происходящей при более высокой температуре или более длительной выдержке.
На рекристаллизацию влияют степень и температура деформации. Увеличение степени деформации уменьшает время и температуру рекристаллизации. Сплавы, деформированные при температурах >400°С, обычно трудно рекристаллизуются. На температуру рекристаллизации оказывает влияние химический состав сплава.
Свойства рекристаллизованного металла существенно зависят от размера зерна, определяемого главным образом степенью холодной деформации. Имеется малая деформация, ниже которой рекристаллизация не проходит. Эта критическая деформация в обычных условиях отжига способствует значительному росту зерна.
На размер зерна влияет скорость и температура нагрева при отжиге. При медленном нагреве величина зерна получается крупнее, чем при быстром, более высокая температура отжига понижает критическую деформацию и увеличивает размер зерна.
При холодной деформации деталей из отожженного материала иногда требуется промежуточный отжиг, при котором происходит интенсивный распад и коагуляция упрочняющих фаз, так что при последующем промежуточном отжиге будет происходить только снятие напряжений. Этот нагрев можно осуществлять при 300—320°С и с очень малой выдержкой, достаточной только для полного прогрева детали. Скорость нагрева и охлаждения при этом можно не контролировать, хотя лучше нагревать быстро для уменьшения роста зерна. Отжиг предварительно термически упрочненных полуфабрикатов приводит к разупрочнению, т. е. к распаду и коагуляции упрочняющих фаз. В этом случае нагрев следует производить при 400—420°С с последующим охлаждением со скоростью не более 10°С/ч. Цель этого отжига — максимальное выведение из твердого раствора меди и магния.
Несмотря на такой интенсивный отжиг, полуфабрикаты, отожженные из термообработанного состояния, обычно хуже деформируются, чем отожженные, не прошедшие упрочняющую термообработку.
Закалка и старение
Дюралюмины относятся к сплавам типа твердых растворов, они упрочняются термической обработкой — закалкой и старением. Температура нагрева под закалку —8°С ниже температуры плавления эвтектики, поэтому необходимо тщательно контролировать равномерность температуры во всем нагреваемом пространстве. Продолжительность выдержки при температуре закалки зависит от химического состава сплава, типа полуфабриката и толщины сечения.
Для закалки сплав Д1 нагревают до 495—510°С, а Д16 до 490—503°С. Нагрев до более высоких температур (превышающих неравновесный солидус), вызывает пережог, т. е. окисление и частичное оплавление металла по границе зерен, что резко снижает прочность и пластичность. При закалке дуралюмина важно обеспечить высокую скорость охлаждения, поэтому охлаждение проводят в холодной воде. Превысить критическую скорость закалки сплава Д16Т ( υ кр = 550°С/с) при охлаждении в холодной воде удается по всему сечению только при толщине листов до 10мм и бóльшем диаметре для изделий круглой формы, т. к. круглая форма сечения способствует более быстрому теплоотводу.
Поэтому на практике приходится считаться с реальностью замедленного охлаждения (даже со скоростью ниже допустимого уровня) центральных слоев массивных изделий при самом интенсивном охлаждении их поверхности холодной водой, а также с необходимостью специального понижения скорости охлаждения для предотвращения коробления и больших остаточных напряжений. Даже незначительный распад твердого раствора в процессе охлаждения с выделением интерметаллидных фаз по границам зерен снижает сопротивление межкристаллитной коррозии. После закалки значительная часть фаз-упрочнителей растворяется, повышая легированность твердого раствора.
Дуралюмины (дюрали) после закалки подвергают естественному старению, т. е. старению при комнатной температуре 25°C. Естественное старение наиболее интенсивно протекает в первые сутки после закалки и практически заканчивается в течение 4—5 суток. Понижение температуры тормозит старение, а повышение ее, наоборот, увеличивает скорость процесса, но понижает пластичность и сопротивление коррозии. Однако для листов из сплава Д16 нередко применяют искусственное старение при—195°С. В искуственно состаренном состоянии сплавы Д16, Д16ч, 1163 не склонны к расслаивающей коррозии и имеют высокое сопротивление коррозионному растрескиванию. Прессованные полуфабрикаты из сплавов Д1 и Д16 прочнее, чем листы, вследствие пресс-эффекта (структурного упрочнения).
При охлаждении крупногабаритных полуфабрикатов из сплавов Д16, Д16ч, 1163 толщиной более 30 мм и деталей сложной конфигурации, а также при наличии крупнокристаллического ободка температуру воды при закалке следует поддерживать в интервале 25—40°С для предотвращения появления закалочных трещин и уменьшения коробления. Ограничение верхнего предела температуры закалочной воды (40°С) требуется для предотвращения снижения коррозионной стойкости.
С целью уменьшения остаточных напряжений после закалки полуфабрикаты подвергают правке растяжением с остаточной деформацией 1—3%, при этом после правки на верхнем пределе указанного интервала вязкость разрушения и выносливость несколько понижаются.
Искусственное старение при температурах выше 20°C
При температурах старения 20—100°С отмечается интенсивное первоначальное упрочнение (при 20°С после инкубационного периода), а затем стабилизация прочностных свойств на определенном уровне.
Относительное удлинение не изменяется, электропроводность в начале понижается, а затем остается без изменения (при 100°С в течение 720ч). В интервале температур 150—220°С прочностные свойства повышаются, достигают максимума, затем упрочнение замедляется, после чего прочностные свойства вновь повышаются (особенно предел текучести), достигая второго максимума. При переходе ко второму максимуму относительное удлинение существенно понижается, а электропроводность возрастает.
Исследование показало, что наиболее чувствительна к началу образования при старении частиц мета-стабильных фаз коррозионная стойкость: она понижается, хотя механические свойства еще не меняются.
Повышение сопротивления коррозии под напряжением достигается при максимальном пределе текучести и некотором переходе за максимум прочностных свойств. При этом и структуре наблюдается равномерный распад по границам и внутри зерен, интенсивные выделения метастабильных и стабильных частиц фазы S, уменьшается разность потенциалов между границей и зерном.
Наиболее оптимальная температура фазового старения 190°С. При более низких температурах старения требуются слишком большие выдержки, а при более высоких — снижается уровень максимальных прочностных свойств. Длительность старени—13ч при 190°С улучшает коррозионной стойкость.
Деформация после закалки ускоряет процессы старения: для нагартованных (5—7%) прокаткой листов и плит время старения составляет 9ч, а для неправленных прессованных полуфабрикато—17ч.
| Марка сплава | Вид полуфабриката | Т закалки, °C | Режим старения | Начало плавления T, °C | |
| T, °C | Время, ч | ||||
| 1)Допускается повышение верхнего предела температуры нагрева под закалку до 503°С при содержании легирующих элементов ближе к нижнему пределу. 2) Для исправленных прессованных полуфабрикатов 15—17 ч. 3) Длительность выдержки при нагреве под закалку плит из сплава 1163Т1 для получения требуемого уровня вязкости разрушения должна быть в 1,5 раза больше длительности, указанной в инструкции по термообработке. 4) Заклепки из сплава Д19П проверяются на срез после старения при 100°С в имение 3 ч. Заклепки ставятся в конструкцию в свежезакаленном состоянии. | |||||
| Д16, Д16ч | Прессованные полуфабрикаты, плиты и детали из них | 490—498 1) | Комнатная | 96 | 503 |
| 185—195 | 11—13 2) | ||||
| Холоднодеформированные трубы, листы и детали из них | 492—500 1) | Комнатная | 96 | ||
| 185—195 | 11—13 | ||||
| 1163 | Все виды полуфабрикатов | 492—500 2), 3) | Комнатная | 96 | 505 |
| 185—195 | 11—ІЗ 2) | ||||
| ВД17 | Прессованные полуфабрикаты | 495—505 | I) 165—175 | 15—17 | 510 |
| II) 190—200 | 16—18 | ||||
| Поковки, штамповкии | I) 180—190 | 10—12 | |||
| II) 195—205 | 8—12 | ||||
| Д1, Д1ч | Все виды полуфабрикатов и детали из них | 495—510 | Комнатная | 96 | 514 |
| Д19, Д19ч | Прессованные полуфабрикаты, плиты и детали из них | 495—505 | Комнатная | 120—240 | 510 |
| 185—195 | 12—14 | ||||
| Холоднодеформированные трубы,листы и детали из них | 500—508 | Комнатная | 120—240 | ||
| 185—195 | 12—14 | ||||
| ВАД1 | Все виды полуфабрикатов и детали из них | 498—508 | Комнатная | 120—240 | 511 |
| 185—195 | 12—14 | ||||
| Д18 | Проволока, заклепки | 495—505 | Комнатная | 96 | 560 |
| В65 | Проволока, заклепки | 520—530 | Комнатная | 40 | 550 |
| Д19П | Проволока, заклепки | 502—508 | Комнатная 4) | 240 | 512 |
Температура пережога сплава зависит от его химического состава: для одного и того же сплава эта температура колеблется в широких пределах в зависимости от содержания легирующих элементов, главным образом тех, которые входят в состав легкоплавких эвтектик. Так, для сплава Д16 температура пережога колеблется в пределах от 503—505 до 520—525°С при изменении содержания легирующих элементов в пределах состава сплава. Режимы искусственного старения сплавов Д16, Д16ч, 1163, Д19, Д19ч, ВАД1 и режим II для сплава ВД17 обеспечивают повышенную коррозионную стойкость под напряжением при пониженной пластичности и вязкости разрушения.