Все способы термической обработки делят по воздействию на металл. Сюда входят:
Собственно термическая обработка - отжиг І рода
отжиг ІІ рода
закалка без полиморфного превращения
закалка с полиморфным превращением
отпуск
старение
Химико-термическая обработка – воздействие температуры
химическое воздействие
Термомеханическая обработка
Магнитно-термическая обработка
Процесс т.о. может быть выражен графически. Процесс т.о. зависит от скорости охлаждения.
Отжиг І рода может проводиться для любых металлов и сплавов.
Цель отжига – с помощью нагрева ускорить диффузионные процессы и тем самым привести металл или сплав в более равновесное состояние. Возможность проведения отжига не зависит от наличия полиморфного превращения.
Т
t
К отжигу І рода относятся:
- рекристаллизационный отжиг
- диффузионный или гомогенизирующий отжиг (для выравнивания состава сплава, для полного/частичного уничтожения ликвации)
- отжиг для снятия напряжения (промежуточная операция)
Нагрев и охлаждение протекают медленно, выдержка зависит от целей отжига
Отжиг ІІ рода применяется к металлам и сплавам, которые испытывают полиморфные превращения. Скорость охлаждения должна быть достаточной, чтобы прошло обратное превращение.
T
t
Целесообразность отжига определяется теми изменениями, которые проходят в результате полиморфного превращения.
Закалка с полиморфным превращением применяется для металлов и сплавов, имеющих полиморфное превращение.
Т
t
Проводится таким образом, чтобы при нагреве полностью прошло превращение. Охлаждение должно быть достаточно быстрым, чтобы обратного превращения не протекало, либо фиксировалась структура фазы, соответствующая -фазе. Закалка позволяет фиксировать метастабильную структуру.
Закалка с полиморфным превращением не применяется к сплавам с переменной растворимостью.
Отпуск и старение. Отпуск применяют для металлов и сплавов, прошедших закалку с полным превращением, старение- к металлам и сплавам без полиморфного превращения.
Старение и закалка с полиморфным превращением применяют только к сплавам.
Цель отпуска – получение более равновесной структуры в металле, прошедшем закалку.
Связь термической обработки с диаграммой состояния
A
ж
α+ж
β+ж
α D C E
α+β
F
Сплавы A – F не могут подвергаться никаким методам т.о., кроме отжига I рода. В них нет превращений в твердом состоянии. Для сплавов правее точки F имеется переменная растворимость компонента В в α-твердом растворе, соответственно для всех сплавов возможна закалка без полиморфного превращения и последующее старение.
Диаграмма дает ответ на целесообразность т.о. Для сплавов вблизи т. F пересыщенность раствора будет минимальной, также как и упрочнение металла. Т.о. в данном случае бесполезно.
Так же как и для сплавов в области С-Е. Назначают т.о. для сплавов вблизи т. D.
Для сплавов, состав которых близок к точке F, т.о. нецелесообразна, так как трудно создать сколько-нибудь пересыщенный твердый раствор. В результате, после старения упрочняющий эффект минимален. Для сплавов, близких к эвтектическому составу и находящихся правее т. С, в процессе т.о. участвует малая часть структуры, а именно α-раствор и небольшая доля В-фазы. После т.о. эффект также незначителен. Наиболее сильный эффект от т.о. будет в сплавах, по составу близких к т. D.
β
β+В
А+В
Для сплавов этой диаграммы может быть назначена закалка с полиморфным превращением и последующий отпуск. Диаграмма дает ответ на вопрос о возможности химико-термической обработки. Возможность насыщения компонента А компонентом В определяется наличием области твердого раствора. В данном случае в системе 1 возможность химико-термической обработки очевидна. В диаграмме 2 химико-термическая обработка возможна только выше эвтектоидного превращения.
Отжиг первого рода
Такая операция, которая позволяет получить более равновесную структуру после предыдущих методов обработки. Такими методами могут быть литье, сварка и т.д.
В зависимости от предыдущей обработки и необходимости превращений отжиг подразделяют на:
гомогенизирующий (диффузионный)
рекристаллизационный
дорекристаллизационный
отжиг для снятия напряжений
Гомогенизирующий отжиг
В реальных условиях производства скорость охлаждения и перекристаллизации значительно превышают те, которые могут обеспечить равновесие. В результате диффузионные процессы, обеспечивающие выравнивание составов по зерну, протекать не успевают, образуется дендритная ликвация. В некоторых случаях могут выделиться неравновесная вторичная фаза, и даже неравновесная эвтектика.
Такая неравновесная литая структура имеет следующие недостатки:
Пониженная пластичность, особенно если неравновесные фазы хрупкие (карбиды, оксиды, интерметаллиды)
Снижается коррозионная стойкость. Разница в химическом составе разных участков дендрита и наличии второй фазы приводит к образованию микрогальванических пар при воздействии электролитов.
Ннеодинаковые способности к пластической деформации фаз. Хрупкие фазы вытягиваются вдоль направления деформирования, а в результате образуется строчечная структура.
Снижается температура солидуса.
Нестабильные свойства во времени.