§ 2. Изменение свойств сплавов при гомогенизационном отжиге

1. Литые сплавы

Главное изменение свойств при гомогенизационном отжи­ге— повышение пластичности литого сплава. При выборе режима отжига слитка показатели пластичности следует измерять не при комнатной температуре, а при температу­ре первой операции горячей обработки давлением. Если, например, слитки сплава Д16 предназначены для прессо­вания, то показатели пластичности следует определять при температуре прессования, равной 400°С (см. рис. 5).

Механические свойства фасонной отливки следует из­

мерять при температуре эксплуатации детали, например

комнатной.

По мере растворения хрупких фаз пластичность растет и после окончания их растворения перестает изменяться (см. рис. 5). Относительное удлинение и сужение слитков алюминиевых сплавов при температурах горячей деформа­ции возрастают в результате гомогенизации в 1,5—3 раза.

Если цель гомогенизационного отжига — повысить пла­стичность, то за оптимальное время гомогенизации можно принять время полного растворения неравновесного избыт­ка фаз.

Повышение пластичности слитков легированных сталей, алюминиевых и других сплавов уменьшает брак по трещи­нам при первой операции горячей обработки давлением, позволяет увеличить степень деформации, особенно на пер­вых обжатиях, повысить скорость деформирования, улуч­шает состояние кромки (уменьшает рванины горячеката­ных полос).

Значение гомогенизации особенно велико для фасонных отливок, так как их не подвергают пластической деформа­ции, измельчающей структуру. К фасонным отливкам из алюминиевых и магниевых сплавов гомогенизационный от­жиг как самостоятельную операцию не применяют. Гомо­генизация органически входит в операцию нагрева под за­калку фасонных отливок. Этот нагрев проводят при таких высоких температурах и длительных выдержках, чтобы в твердый раствор перешло максимально возможное в про­изводственных условиях количество избыточных фаз.

2. Деформированные сплавы

Хотя при горячей обработке давлением и происходит ко­ренное изменение строения сплава, но оно все же недоста­точно, чтобы полностью устранить влияние литой структуры на его технологичность при последующей холодной обра­ботке давлением. «Наследственность» литой структуры с неустраненной дендритной ликвацией проявляется в сни­жении пластичности холоднодеформированного сплава. Объясняется это тем, что при горячей обработке давлени­ем, несмотря на сильное измельчение и «перемешивание» структуры, полностью не устраняется микронеоднородность сплава, вызванная дендритной ликвацией. Гомогенизация / слитка, повышая пластичность холоднодеформированного [ сплава, улучшает состояние кромки холоднокатаных полос, ' позволяет сократить промежуточные отжиги и увеличить /

степень обжатия при холодной прокатке, улучшает штам- пуемость листов при глубокой вытяжке-.

Наследственность литой структуры бывает весьма ус­тойчивой и сказывается на служебных свойствах изделий, несмотря на то, что в технологическом цикле структура сплава испытывает такие мощные воздействия, как обра­ботка давлением, закалка, отпуск и другие виды обработ­ки. Так, в высокоуглеродистых сталях, легированных хро­мом и вольфрамом, в результате дендритной ликвации мо­жет появиться карбидная эвтектика. Это явление называют карбидной ликвацией. В изделиях, несмотря на торячую прокатку и закалку, сохраняются грубые скопления эвтек­тических карбидов. В этих местах выкрашиваются лезвие инструмента и трущаяся поверхность шарикоподшипника.

Гомогенизация слитка может не только улучшить, но и ухудшить некоторые свойства готовой продукции. Напри­мер, гомогенизация при 490 °С в течение суток слитка из дуралюмина марки Д16 повышает на несколько процентов относительное удлинение закаленных и состаренных лис­тов, но одновременно снижает их временное сопротивле­ние^I на 10—15 МПа. Причиной некоторого снижения проч­ности является особое поведение марганца прн гомогени­зации слитка. Как уже отмечалось, при температурах около 500 °С растворимость марганца в алюминии сравнительно невелика и пересыщенный марганцем раствор, образовав­шийся при кристаллизации, распадается. Выход марганца из раствора при гомогенизации слитка и коагуляция выде­лившихся частиц марганцевого интерметаллида несколько снижают прочность рекристаллизованных листов дуралю­мина, прошедших полную термическую обработку (закал­ку и старение).

Наиболее заметное и практически очень важное влия­ние гомогенизационный отжиг оказывает на показатели пластичности, ударную вязкость и усталостные характери­стики изделий (прессованных полос, профилей, поковок и др.) поперек волокна, так как избыточные хрупкие фазы вытягиваются вдоль направления главной деформации.

Гомогенизационный отжиг сталей, требующий большо­го расхода топлива и сопровождающийся значительными потерями металла на окалину, применяют лишь к высоко­качественным легированным сталям ответственного назна­чения (температуру отжига выбирают в интервале 1050—- ]250°С). Из углеродистых сталей только автоматные под­вергают гомогенизационному отжигу. Автоматные стали содержат повышенное количество серы, улучшающей обра­батываемость резанием (до 0,2—0,3 % вместо обычных 0,04—0,06 %). Сера сильно ликвирует к границам зерен при кристаллизации и вызывает красноломкость при прокатке. Гомогенизационный отжиг при 1150 ^СС устраняет красно­ломкость автоматной стали.

Слитки большинства деформируемых алюминиевых сплавов подвергают гомогенизационному отжигу для улуч­шения обрабатываемости давлением и повышения механи­ческих свойств полуфабрикатов. Температуру отжига, обыч­но находящуюся в интервале 450—550 °С, выбирают в за­висимости от марки сплава и вида полуфабрикатов.

Слитки деформируемых магниевых сплавов гомогени­зируют при 390—405 °С с той же целью, что и слитки алю­миниевых сплавов. Часто гомогенизацию совмещают с опе­рацией нагрева слитков перед обработкой давлением, уве­личивая выдержку в печи.

Если гомогенизационный отжиг позволяет существенно увеличить скорость обработки давлением, например прес­сования, то затраты на его проведение всегда с лихвой оку* паются, так как повышается производительность дорогих и сложных прессов.