Определение и обоснование видов и режимов структурной обработки сплава Cu23Be (стр. 3 из 6)
II) Отжиги II-го рода.
Эти отжиги основаны на фазовых превращениях, происходящих в сплаве в твердом состоянии, поэтому вид возможных отжигов этого подкласса всецело зависит от вида фазовых превращений, происходящих в славе. Они должны обеспечивать фазовую перекристаллизацию сплава.
В зависимости от типа фазовых превращений в данном сплаве могут быть проведены:
Исходя из характеристик рассмотренных выше видов отжигов II-го рода, делаем вывод о возможности их применения к рассматриваемому нами сплаву, т.к. в нем присутствуют процессы как растворения-выделения, так и эвтектоидное.
III) Фазовые закалки.
Сущность фазовых закалок — перевод металла в метастабильное структурное состояние с использованием фазового превращения. Различают закалки с полиморфным превращением и без такового. Рассмотрим их:
a)с полиморфным превращением — применяется при наличии в сплаве такового или эвтектоидного, которое включает в себя полиморфное. В случае прохождения этих превращений только по бездиффузионному механизму называются закалкой на мартенсит, если же допускается наличие диффузионного, то — на бейнит.
b)без полиморфного превращения — применяется при наличии в сплаве таких фазовых превращений как: растворение-выделение, порядок-беспорядок, гомогенизация- спиноидальный распад; и называются по названию получаемого после закалки состояния.
Из рассмотренных выше видов фазовых закалок, для нашего сплава применимы закалки как с полиморфным превращением, т.к. в нашем сплаве имеется эвтектоидное фазовое превращение (ФП), так и без полиморфного превращения с использованием такого ФП, как растворение-выделение, которое присутствует в сплаве. Фазовая закалка с ФП растворение-выделение называется закалкой на пересыщенный твердый раствор.
IV) Структурные закалки.
К структурным закалкам относят:
a)вакансионную закалку — упрочнение сплава за счет фиксации большего количества вакансий, имеющееся при высоких температурах.
b)закалку для фиксации высокотемпературной морфологии сплава.
Эти виды закалок универсальны и могут быть применены к любому сплаву, поэтому подходят и для нашего.
V) Стабилизирующие обработки.
К стабилизирующим обработкам относят старение и отпуск. Применяются они обычно в тандеме с закалкой, т.к. в этом случае удается добиться наилучших результатов после обработки. Сущность этих видов обработки — распад метастабильного твердого раствора, с переходом сплава в более стабильное состояние, хотя обычно далекое от истинного равновесия. Процессы распада пересыщенного раствора в закаленном сплаве, так же как возврат и рекристаллизация, протекают самопроизвольно, с выделением тепла.
Для определения возможности проведения данных видов обработки, исходя из вышесказанного, следует заметить, что: старение применяется после закалки на пересыщенный твердый раствор, а отпуск — на мартенсит. Поэтому, т.к. эти два вида закалок возможны в данном сплаве, то и стабилизирующие обработки, следующие после них, так же возможны.
2.3.2 ДТО.
I) Термомеханические обработки.
Эти обработки обязательно используются в сплаве с ФП. И это ФП осуществляется в условиях повышенной концентрации дефектов кристаллического строения, обусловленной деформационным воздействии.
Сущность ВТМО состоит в том, что после горячей деформации и закалки получается пересыщенный твердый раствор с перекристаллизованной структурой, т.е. с повышенной плотностью несовершенств. Основное назначение НТМО — повышение прочностных свойств путем обычной закалки, а затем холодной деформации. Согласно диаграммы состояния сплава ( т.к. есть ФП растворение-выделение) и п.2.3.1 (данной работы) для сплава возможны следующие обработки:
-ВТМО стареющего сплава;
-НТМО стареющего сплава.
Т.е. при данных обработках мы в стабильную (при ВТМО) и метастабильную (при НТМО) фазу деформацией вводим повышенное количество дислокаций, а потом фиксируем их (заставляем наследовать их плотность) при последующей закалке.
II) Механико-термические обработки.
Эти же обработки используются в случае СП (полигонизация), которое обусловлено с одной стороны деформационным воздействием, а с другой стороны, соответственно, термообработкой. Для всех сплавов (а значит и для Cu+2,3%Be) не зависимо от того испытывают они ФП или нет возможно проведение данной обработки. При этом должно выполнятся одно условие: данный сплав при температуре холодной деформации должен находится в вязком, пластичном состоянии.
2.3.3 ХТО.
Химико-термическая обработка возможна т.к. на диаграмме состояния в необходимом интервале концентраций (2,3 - 2,7 % Ве) существуют указания на термодинамическое взаимодействие компонентов в твердом состоянии. Взаимодействие возможно если новое образование имеет меньшую свободную энергию, чем сумма отдельных состояний. Такими образованиями есть смеси твердого раствора и химического соединения: a+b и a+g. Данное насыщение обеспечивает хорошую защиту от газовой коррозии. Термическая обработка в цикле химико-термической — закалка на пересыщенный твердый раствор и последующее старение.
Полученные результаты о возможных видах СО для сплава Сu + 2,3 % Ве сводим в таблицу 1.2.
Таблица 1.2 - Виды возможных СО для сплава Сu + 2,3 % Ве
| № п/п | Виды возможных СО | СП и ФП на которых основана данная СО |
| 1 | 2 | 3 |
| 1 | Виды термической обработки: 1. Отжиги 1 рода:а) гомогенизирующий;б) рекристаллизационный; | СП - гомогенизация матричного раствора по растворенному компоненту; СП - первичная рекристаллизация. |
| 1 | 2 | 3 |
| 2. Отжиги 2 рода:а) гетерогенизирующий;б) с фазовой перекристаллизацией; 3. Фазовые закалки:а) с полиморфным превращением;б) без полиморфного превращения. 4. Стабилизирующие обработки:а) старение;б) отпуск. | ФП – растворение-выделение;ФП – эвтектоидное.ФП – эвтектоидное;ФП – растворение-выделение.ФП – распад пересыщенного твердого раствора.СП – полигонизация и рекристаллизация | |
| 2 | Виды деформационно-термической обработки: 1. Термомеханическаяа) ВТМО, НТМО стареющих сплавов; 2. Механико-термическая | СП – полигонизация,ФП – растворение-выделение;СП – полигонизация. |
| 3 | Виды химико-термической обработки: 1. Насыщающая | ФП – растворение-выделение (образование твердого раствора, образование химических соединений). |
2.4 Определение параметров режимов структурных обработок
2.4.1 Параметры термической обработки:
I) Отжиги 1-го рода:
а) гомогенизирующий.
Температура нагрева или выдержки определяется
,где 0,8 ¸ 0,95 - коэффициент, не зависящий от типа сплава.
Но так как эта температура соответствует двухфазной области, а гомогенизацию лучше проводить в однофазной, то корректируем ее, увеличивая до 810°С.
Продолжительности выдержки должна быть достаточна для протекания СП — гомогенизации матричного твердого раствора по растворенному компоненту (tэфф). Эта выдержка довольно длительна. На практике бериллиевые бронзы при данном отжиге выдерживают в течении 1¸3 часов [3].
Скорость охлаждения регламентируется т.к. при окончании выдержки в сплаве согласно диаграмме состояния наблюдается ФП:
-растворение-выделение;
-эвтектоидное.
Скорость охлаждения должна быть достаточно низкой, чтобы обеспечить протекание соответственных ФП по диффузионному механизму.
б) рекристаллизационный.
Температура нагрева или выдержки определяется:
.Т.к. ниже tс согласно диаграммы состояния (рис.1.1) мы имеем гомогенный твердый раствор a , то n = 0,4 ¸ 0,45:
.Температура рекристаллизационного отжига:
,где 30 ¸ 50 - необходимый интервал перегрева для начала структурного превращения.
Продолжительность выдержки должно быть достаточной для протекания СП — первичной рекристаллизации ( tэфф)
Скорость охлаждения регламентируется т.к. в сплаве согласно диаграмме состояния наблюдается ограниченная растворимость Cu в Be (Vохл£ Vкр.охл).
II) Отжиги 2 рода:
а) гетерогенизирующий.
Температура нагрева или выдержки:
,где 30 ¸ 50 - необходимый интервал перегрева для начала ФП растворения.
Продолжительность выдержки должна быть достаточна для протекания ФП растворения и пост фазовых СП.
Скорость охлаждения должна быть достаточно медленной, чтобы превращение было полным и фазовый состав соответствовал равновесному [4].
Vохл£ Vкр.охл (критическая скорость охлаждения при отжиге)
б) с фазовой перекристаллизацией.
Температура нагрева или выдержки:
,где 30 ¸ 50 - необходимый интервал перегрева для начала ФП полиморфного или эвтектоидного.