Obrabotka Metallov 2013 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (61) 2013 30 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ сокращения времени нагрева под закалку при использовании окислов. Сравнительное изучение микроструктуры закаленных образцов подтверждает наличие ускоряющего действия нагрева в окислах на растворение частиц промежуточных фаз и, сле- довательно, на увеличение концентрации леги- рующих элементов в твердом растворе. Однако длительный нагрев в среде окислов нежелате- лен, так как после растворения частиц развива- ются процессы молизации водорода, что при- водит к образованию пористости и снижению механических свойств. Такое действие окислов объясняется тем, что согласно механизму Эванса кислород внешней среды ускоряет диффузию во- дорода внутри металла. Это позволяет наметить пути для изучения природы промежуточных фаз и подтверждает ведущую роль диффузии водо- рода при их растворении. Вторая часть экспериментов заключалась в изучении влияния внешней среды на старение сплавов, которое предусматривает различные стадии образования промежуточных фаз и за счет этого может быть способом упрочнения. Установлено [5, 6], что нагрев и выдержка в течение 10 ч при температурах 80...100 °С и далее через 50 до 450 °С обусловливают два ва- рианта изменения механических свойств. Это стадия упрочнения до 200 °С и разупрочнения Т а б л и ц а 1 Влияние внешней среды на механические свойства алюминиевых сплавов после закалки Марка сплава Режим термообработки Механические свойства σ в , МПа δ, % АК5М (АЛ7) Закалка с 515 °С, с выдержкой: на воздухе, 10 ч на воздухе, 2 ч в среде А1 2 О 3 , 2 ч 240 167 245 9,0 9,0 9,0 АМг11 (АЛ8) Закалка с 425 °С, с выдержкой: на воздухе, 20 ч на воздухе, 12 ч в среде Сr 2 О 3 , 12 ч 234 222 235 1,5 1,5 1,9 АМг10ч (АЛ22) Закалка с 430 С, с выдержкой: на воздухе, 12 ч на воздухе, 8 ч в среде Fe 2 O 3 , 8 ч 299 246 299 9,0 10,5 9,1 при 200...300 °С. Поэтому необходимо изучить влияние среды на упрочнение при более низких температурах. При таком исследовании преду- сматривалось использование сред, содержащих избыточное количество водорода, поскольку температуры нагрева низкие и можно ожидать диффузию лишь тех элементов, которые имеют наибольшую подвижность. К числу таких эле- ментов, прежде всего, относится водород [10]. Поэтому литые или закаленные по стандартно- му режиму образцы из сплавов различных си- стем подвергались старению при принятых тем- пературах в газообразной среде углеводородов. Для этого трансформаторное масло, уайт-спирит и керосин подавались в закрытый фарфоровый тигель, помещенный в муфельную печь со ско- ростью 8 капель в минуту. Полученные результаты механических ис- пытаний наглядно показывают, что применение продуктов разложения углеводородов позволяет существенно сократить время старения без сни- жения прочности и пластичности (табл. 2). При- чем такая обработка даже для сплавов, не под- вергающихся закалке, дает сокращение времени старения в 1–4 раза, что открывает перспективу значительной экономии электроэнергии. Такое сильное влияние среды с избыточным содержа- нием водорода можно объяснить следующим об- разом.