3.4. Термическая обработка алюминиевых сплавов

Типичные алюминиевые сплавы обычно характеризуются ограниченной переменной растворимостью легирующих элементов в алюминии в твердом состоянии. Для них разработан особый вид двухэтапной упрочняющей термической обработки:

1. Закалка без полиморфного фазового превращения с получением при охлаждении перенасыщенного термодинамически неустойчивого твердого раствора легирующих элементов в алюминии.

2. Старение с распадом перенасыщенного твердого раствора через ряд этапов.

Процессы закалки и старения подробно изучены для сплавов алюминий-

Рис. 18. Диаграмма состояния Al-Cu (левая часть)

медь, которые можно рассматривать как основу дуралюминов, состоящих из следующих компонентов: Al-Cu-Mg-Mn. Формирование структуры представлено на диаграмме состояния алюминий – медь (рис. 18). В процессе нагрева под закалку до tн происходит растворение частиц CuAl2 в -растворе. После выдержки ведется охлаждение со скоростью больше крити-ческой скорости закалки для данного сплава (охл  крит) (рис. 19). В результате закалки высокотемператур-ное состояние твердого раствора  состава

Рис. 19. С-кривая начала распада перенасыщенного -раствора в дуралюмине марки 1160

х1 сохраняется до комнатных температур. Получаемое состояние раствора  с содержанием меди х1  0,5 % Cu, т.е. перенасыщенного медью, является термо-динамически неустойчивым. В процессе старения происходит распад перенасыщенного твердого раствора  в несколько стадий в зависимости от температуры и времени старения. При пониженных температурах старения (в том числе и комнатных) путем диффузии атомов меди в твердом растворе образуются тонкопластинчатые дискообразные микро-

объемы - зоны Гинье - Престона (ГП) - с повышенной концентрацией меди. Между зонами ГП и окружающим их твердым раствором  нет границ раздела (когерентные «границы»), у них одинаковая кристаллическая решетка гранецентрированного куба.

При повышенных температурах старения образуются мелкодисперсные частицы метастабильных промежуточных фаз ^ и ^, соответствующих по химическому составу соединению CuAl₂ (-фазе). Кристаллические решетки фаз^ и ^ тетрагональные.

Описанные изменения в структуре означают создание препятствий для перемещения дислокаций под действием тангенциальных напряжений. Результатом этого является повышение прочности и твердости материала.

У ряда сплавов при распаде перенасыщенного твердого раствора образуется модулированная (периодическая) структура, в которой выделения образующейся дисперсной фазы с когерентными границами закономерно расположены на определенном расстоянии одних от других.

3.5. Термическая обработка титановых сплавов

Титан и его сплавы характеризуются небольшой плотностью (Ti – 4,505 г/см³), большой удельной прочностью, высокой коррозионной стойкостью. У титана имеются две аллотропические модификации. При t  882С существует Ti_ с гексагональной кристаллической решеткой, а в случаях t  882 С образуется Ti_ с объемноцентрированной кубической решеткой. Введение легирующих элементов в титан приводит к образованию твердых растворов  и  соответственно на основе Ti_ и Ti_.

Все титановые сплавы по структуре, получаемой при охлаждении на воздухе, подразделяются на три группы:

 сплавы со структурой -раствора (Ti-Al и др.);

 сплавы со структурой + (Ti-Мо, Ti-Cr и многие другие);  сплавы со структурой -раствора. Они имеют повышенное количество

легирующих элементов, стабилизирующих -фазу (более 5…9 % Мо, Cr, V и др.).

На рис. 20 приведены некоторые схемы диаграмм состояния титан – легирующий элемент.

Рис. 20. Схемы некоторых диаграмм состояния титан – легирующие элементы «В»

Данные о типовых промышленных сплавах титана представлены в табл. 6.

Таблица 6