6.3. Порядок выполнения работы и обработка результатов

6.3.1. Термическая обработка и исследование структуры термически обработанных образцов аустенитных сплавов на никелевой основе

Для контроля твёрдости и металлографического анализа микроструктуры предлагаются термически обработанные образцы аустенитных сплавов на никелевой основе: ХН77ТЮР (ЭИ437Б) и ХН51ВМТЮКФР (ЭП220). Это сплавы с интерметаллидным механизмом упрочнения. Оба сплава имеют низкое содержание углерода, ограниченное содержание Mn, Si, Fe, P, S. Исходя из химического состава в сплаве ХН77ТЮР образуется интерметаллид (Ni, Fe, Cr)₃(Ti, Al) с температурой растворения 1050…1150 ^оС; в сплаве ХН51ВМТЮКФР – (Fe, Co)₇(W, Mo)₆ с температурой растворения 1200…1300 ^оС, табл 9.1.

Сплав ХН77ТЮР (так называемый нимоник 80) наиболее широко используемый. После закалки с 1080…1100^оС сплав имеет структуру, состоящую из пересыщенного -раствора с г.ц.к. решёткой. Сплав обладает небольшой прочностью, но высокой пластичностью, позволяющей осуществлять глубокую штамповку, гибку и профилирование. Сплав удовлетворительно сваривается. После закалки и старения при 700 ^оС сплав получает высокую жаропрочность. Основной фазой-упрочнителем в этом сплаве является -фаза в виде Ni₃(Ti, Al).

Предлагается определить твёрдость и проанализировать структуру сплавов:

• только в закалённом состоянии;

• после закалки и старения.

Сплав ХН51ВМТЮКФР обладает хорошей жаропрочностью и достаточной пластичностью при 700…800 ^оС. Применяется после двойной закалки: температуры нагрева под закалку, выдержка и условия охлаждения, также как температура второй закалки для сплава ХН51ВМТЮКФР и старения назначаются в соответствии с режимами термической обработки по НТД – ГОСТ 22838 “Прутки горячекатаные и кованые из жаропрочных сплавов. Технические условия”, табл. 6.2.

Термическая обработка сплавов преследует цель более равномерного распределения мельчайших частиц интерметаллидной упрочняющей фазы по сравнению с деформированным металлом.

В случае, аустенитного сплава (без превращений при комнатной температуре) температура нагрева под закалку определяется температурой растворения интерметаллидных фаз.

Выдержка при температуре нагрева должна быть достаточной, чтобы получить максимально легированный твёрдый раствор аустенита вследствие растворения интерметаллидных фаз – пересыщение. Вторая закалка и старение позволяют управлять процессом выделения интерметаллидных фаз: стандартная температура и время выдержки приводят к выделению интерметаллидной фазы определённого состава и соответствующего количества. Различие в количестве фазы может быть обусловлено некоторым различием химического состава разных плавок – содержанием элементов, ответственных за образование интерметаллидных фаз – колебанием в их содержании в пределах марочного состава сплавов.

В разделе “Качественная характеристика микроструктуры сплавов.” Необходимо отметить выявляемость при травлении металлографических образцов структуры после различных режимов термической обработки образцов, размер зерна (х100) – мелкое, крупное, однородность по величине зерна в пределах шлифа, наличие разнозернистости; состояние границ зерна (х300…500) тонкие, сплошные, прерывистые; выделение интерметаллидных фаз – строчечное или по границам, так и по объёму зерна, интенсивность выделения фаз.