Obrabotka Metallov 2013 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (61) 2013 29 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ среды. Такой взгляд правомочен только в том случае, если при формировании представлений о сущности фазовых превращений не учиты- вается влияние элементов внедрения, в первую очередь, водорода. Долгое время считалось, что вследствие образования на поверхности алюми- ния и многих алюминиевых сплавов плотной окисной пленки для них химико-термическая обработка неперспективна. В настоящее время доказана возможность образования новых свойств материалов, в том числе алюминиевых сплавов, при внедрении компонентов среды в кристаллическую решет- ку основы и получении новых систем внедре- ния или замещения. По мнению Г.В. Карпенко, общей проблемой влияния сред является при- сутствие водорода в металлах и влияние его на физико-механические свойства последних. Про- блема «водород и металлы» состоит из трех ча- стей: окклюзия водорода, проницаемость его че- рез металл, влияние его на свойства металла [2]. В работах [3–6] показано, что водород актив- но участвует в развитии процессов растворения частиц промежуточных фаз при гомогенизации и выделения их при старении. Поэтому активность внутренних диффузионных процессов, которые тесно связаны с диффузией водорода, зависит от внешнего состава среды и соотношения давления водорода внутри металла и в атмосфере. Объясне- нием такого подхода может служить разработан- ный в конце 50-х годов прошлого века механизм У. Эванса. В этом механизме предусматривается ведущая роль водорода в развитии диффузион- ных процессов внутри металла под действием кислорода окружающей среды [7]. Авторами [5] предлагается принимать в осно- ву представлений о процессах в алюминиевых сплавах существование тройной композиции «алюминий–легирующий элемент–водород». Водород в этом случае следует рассматривать как равноправный легирующий компонент, ко- торый способен решающим образом влиять на свойства сплавов [8]. Поэтому различные воз- действия, предусматривающие изменения коли- чества, состояния и особенностей распределения водорода в алюминии, могут изменить характер растворения промежуточных фаз (при нагреве под закалку) или их выделения из пересыщенно- го твердого раствора (при старении). Одним из таких воздействий может быть применение на- гревов в средах, содержащих меньшее или боль- шее количество водорода по сравнению с возду- хом [9]. Наряду с этим согласно механизму [7] значительное влияние на развитие внутренних процессов в сплавах оказывает кислород окру- жающей среды. Для подтверждения приведенных положений в данной работе была проведена серия экспери- ментов по изучению влияния внешней среды на процессы термической обработки алюминиевых сплавов и их механические свойства. Материалы и методика экспериментальных исследований В качестве материалов исследования были взяты промышленные деформируемые и литей- ные алюминиевые сплавы, упрочняемые терми- ческой обработкой. Из приготовленных по обычной техноло- гии слитков вырезали образцы для испытаний на статическое растяжение. Термическую об- работку (закалку и старение) проводили в лабо- раторных печах в обычной атмосфере, а также в атмосферах окислов, паров углеводородов и продуктов разложения карбамида. Электролити- ческое наводороживание образцов проводили на лабораторной установке в 20 %-й серной кисло- те при плотности тока 0,15...0,3 А/дм 2 в течение 0,5...1,5 часа. Механические свойства образцов после термической обработки определяли в со- ответствии с требованиями ГОСТ 1497–84. Ме- таллографические исследования проводили на оптическом микроскопе OLYMPUS GX51 с про- граммным обеспечением компании СИАМС в диапазоне увеличений 100...1000. Результаты исследования и их обсуждение В первой части работы был проведен на- грев под закалку сплавов марок АК5М (АЛ7), АМг10ч (АЛ8) и АМг11 (АЛ22) в среде окислов Аl 2 О 3 , Сr 2 О 3 и Fe 2 O 3 . Для этого из приготовлен- ных по обычной технологии слитков вырезались образцы и укладывались в контейнер с окис- лами. После выдержки при 425...545 °С прово- дилась закалка в подогретой до 60...80 °С воде. Результаты определения механических свойств (табл. 1) показали возможность значительного