1. В дополнение к классификации Комиссии по стандартизации сэВа автор включил в эту схему новый вид термической обработки, которому дано название «закалка с плавлением поверхности» (см. Гл. X).

поверхности может произойти отпуск. При сварке в зоне термического влияния сварного шва можно наблюдать ре- кристаллизационный отжиг и т. п. Побочные процессы тер­мообработки бывают полезными, а могут вызывать и не­желательные изменения структуры и свойств изделий.

Производственные названия отдельных процессов тер­мообработки складывались исторически и основывались не на характере внутренних превращений в металле или спла­ве, а на чисто внешних признаках. Поэтому один и тот же термин иногда используют для обозначения разновидностей термообработки, совершенно различных по своей физиче­ской сущности. Например, нагрев с переходом за крити­ческую точку, выдержку и охлаждение на воздухе обычно называют нормализацией. При такой обработке в углеро­дистой стали происходят процессы, которые относятся к отжигу 2-го рода, в высоколегированных сталях может об­разоваться мартенсит, т. е. происходит закалка с поли­морфным превращением, а некоторые цветные сплавы под­вергаются закалке без полиморфного превращения.

Примеров подобного рода можно привести множество. В связи с этим при употреблении некоторых производствен­ных названий термической обработки иногда трудно по­нять, какова физическая сущность процессов, о которых идет речь. В таких случаях вместо устоявшихся производ­ственных терминов или параллельно с ними необходимо использовать терминологию научной классификации раз­новидностей термической обработки.

Раздел

первый ОТЖИГ ПЕРВОГО РОДА

Отжиг 1-го рода частично или полностью устраняет откло­нения от равновесного состояния, возникшие при предыду­щей обработке, причем его проведение не обусловлено фа­зовыми превращениями. Обработкой, предшествующей от­жигу 1-го рода, могут быть литье, обработка давлением, сварка, термическая обработка и другие технологические процессы.

В зависимости от того, какие отклонения от равновес­ного состояния устраняются, различают следующие разно­видности отжига 1-го рода: гомогенизационный, дорекрп- сталлизационный, рекристаллизационный и уменьшающий напряжения отжиг. Процессы, устраняющие отклонения от равновесного состояния, вдут самопроизвольно, и нагрев при отжиге 1-го рода проводят лишь для ускорения этих процессов. Основные параметры отжига 1-го рода — темпе­ратуре нагрева и время выдержки. Скорости нагрева и ох­лаждения имеют подчиненное значение.

Глава !

ГОМОГЕНИЗАЦИОННЫЙ ОТЖИГ

Гомогенизационный отжиг — это термическая обработка, при которой главным процессом является устранение по­следствий дендритной ликвации.

§ 1. Изменение структуры сплавов при гомогеиизационном отжиге

В результате дендритной ликвации возникает химическая микронеоднородность внутри кристаллов твердого раство­ра — основы сплава и могут подвиться неравновесные из­быточные фазы. Например, в сплаве Xi на рис. 2 при рав­новесной кристаллизации состав во всем объеме ct-раствора изменяется по кривой bs, и кристаллизация заканчивается в точке равновесного солидуса s без образования эвтекти­ки. При неравновесной кристаллизации состав позднее об­разующихся слоев а-раствора, обогащенных компонентом

В, и состав ранее образовавшихся слоев не успевают вы­ровняться, средний состав первичных кристаллов в сплаве 'Y, изменяется по линии Ьс и кристаллизация его закан­чивается при эвтектической температуре (точка т).

По окончании кристаллизации сплава X] в дендритньи ячейках — сечениях ветвей дендритов — концентрация ле­гирующего элемента минимальна в середине, а в поверх­ностном слое соответствует точке предельной растворимо­сти при эвтектической температуре (точка а на рис. 2). В этом сплаве, который в равновесных условиях должен быть однофазным, в результате дендритной ликвации кри­сталлизуется неравновесная эвтектика, количество которой равно ст/се. Очень часто неравновесная эвтектика вырож­дается в fl-фазу эвтектического происхождения, располо­женную по границам дендритных ячеек (a-фаза состава точки а из эвтектики кристаллизуется, как на подкладке, на первичных a-кристаллах и структурно не выявляется).

Т

Рис. 2. Неравновесный солидус A'ka в системе эвтектического ти­па и кривая изменения среднего состава твердого раствора Ьс при дендритной ликвации в сплаве К\ (схема)

очка k на диаграмме состояния (см. рис. 2)—это концентрационная граница появления неравновесной эвтектики в данных услови­ях. В диапазоне скоростей охлаждения при кристалли­зации, который реализует­ся в производственных ус­ловиях, выравнивающая диффузия в твердом раство­ре сильно подавлена, и не­равновесная избыточная фаза кристаллизуется при весьма малых концентраци­ях легирующего элемента.

В качестве примера ниже приведены следующие дан­ные о концентрации второго компонента в точке предель­ной растворимости при эвтектической или перитектической температуре (а) и на концентрационной границе (k) появ­ления неравновесной фазы в условиях литья в кокиль:

Система А|—Си А1—Mg Mg—А1 Си—Sn

я, % 5,7 15,4 12,7 13,5

к, % 0,1 0,5 0,1 4,0

В результате отклонения от равновесия в процессе кри­сталлизации литой сплав имеет следующие основные недо­статки:

1. Пластичность сплава обычно снижается, если в ре­зультате дендритной ликвации появляется избыточная хрупкая фаза. Особенно сильно снижается пластичность при образовании по границам дендритных ячеек сплошных

прослоек из грубых частиц хрупких соединений (интерме- таллидов, карбидов и др.).

2. Центральные участки дендритных ячеек и их грани­цы, имеющие разный химический состав, образуют микро- гальванические пары. Поэтому внутрикристаллитная лик­вация твердого раствора снижает стойкость против элект­рохимической коррозии. Появление неравновесной избыточной фазы в твердом растворе обычно также сни­жает стойкость против коррозии.

3. При обработке давлением, например прокатке и прес­совании, микроучастки, имеющие разный химический со­став, вытягиваются и может возникнуть строчечная струк­тура. Такая структура обусловливает анизотропию свойств в изделии и повышенную склонность к межкристаллитно- ыу, а также шиферному излому. В поперечном направле­нии может наблюдаться сильное снижение относительного удлинения, сужения и ударной вязкости.

4. Дендритная ликвация понижает температуру соли- дуса сплава, что, как правило, нежелательно. Например, при быстром нагреве под закалку или обработку давлени­ем изделие может частично оплавиться. Оплавляются уча­стки, в которых находится неравновесно образовавшаяся эвтектика.

5. Структура и свойства литого сплава нестабильны во времени. В изделии, работающем при повышенных темпе­ратурах, могут самопроизвольно постепенно выравнивать­ся состав твердого раствора и рассасываться избыточные фазы. Эти процессы вызывают ускорение ползучести, а так­же постепенное изменение свойств, которое может выйти за допустимые пределы.

Для устранения недостатков литой структуры слиток или фасонную отливку подвергают отжигу-гомогениза­ции.