Obrabotka Metallov 2013 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (61) 2013 31 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Ранее [6] было экспериментально установле- но, что увеличение количества водорода любым способом приводит к усилению охрупчивания алюминия и его сплавов в интервале 200...300 °С, однако рассмотрение особенностей изменения прочности в интервале до 200 °С не проводи- лось. Поэтому в дополнение к [6] было иссле- довано влияние водорода на развитие старения при нагреве до температур ниже 200 °С, обычно применяемых для упрочнения деформируемых алюминиевых сплавов. Для этого алюминиевые сплавы АК6, АВ и В95 после закалки в воде под- вергали электролитическому наводороживанию в 20 %-й серной кислоте при плотности тока 0,15...0,3 А/дм 2 в течение 0,5...1,5 часа. Старение закаленных образцов проводилось немедленно после наводороживания, так как после снятия разности потенциалов происходит быстрое уда- ление водорода из металла. Результаты, приведенные в табл. 3, показы- вают, что водород, непосредственно введенный в сплавы путем электролитического наводоро- живания, оказывает существенное влияние на изменение механических свойств алюминиевых сплавов после старения. Как видно из приведенных данных, исполь- зование электролитического наводороживания позволяет сократить время старения в 2–6 раз, снизить температуру старения на 35...65 °С с одновременным сохранением или даже повы- шением (на 2...11 %) прочности. Такое сильное влияние водорода подтверждает его участие в развитии ранних подготовительных стадий об- Т а б л и ц а 2 Влияние внешней среды на время старения и механические свойства алюминиевых сплавов Марка сплава Режим термической обработки Механические свойства σ в , МПа σ 0,2 , МПа δ, % АК12 (АЛ2) Старение при 300 °С выдержкой: на воздухе 4 ч в атмосфере трансформаторного масла 1 ч в атмосфере керосина 1ч 155 155 158 110 140 100 3,5 3,5 3,0 АК5М (АЛ7) Закалка с 535 °С, 5 ч, старение при 200 °С выдержкой: на воздухе 4 ч в атмосфере уайт-спирита 2 ч 240 240 140 190 12,0 14,0 АК7ч (АЛ9) Закалка с 535 °С, 5 ч, старение при 200 °С с выдержкой: на воздухе 5 ч в атмосфере трансформаторного масла 1 ч 160 220 100 200 4,0 6,0 разования выделений промежуточных фаз, ко- торые приводят к охрупчиванию при более вы- соких температурах (200...300 °С). С другой стороны, эти результаты подтверждают влияние внешней среды (например, содержащей продук- ты разложения углеводородов), которая также увеличивает содержание водорода, но, видимо, не обеспечивает столь сильного наводорожива- ния, а потому слабее влияет на интенсивность диффузионных процессов внутри металла. Следует заметить, что создание искусствен- ной среды с повышенным содержанием водорода не меняет коренным образом ее состав, т. е. по- прежнему эта среда состоит из воздуха (N 2 + О 2 ) с добавкой СН. Учитывая преобладающее коли- чество азота в этой смеси, можно ожидать, что из- менение соотношения «азот–кислород–водород» может привести к регулированию изменения свойств при нагреве. Так, в практике химико- термической обработки стальных изделий часто используются процессы, предусматривающие насыщение азотом. Однако среды, используемые при таком насыщении, содержат также и водород, образующийся при разложении аммиака или спе- циально вводимый в эндогаз. Исходя из этого можно предположить, что газовая среда, состоящая из воздуха с избыточ- ным содержанием водорода и азота, способна оказывать влияние на процессы распада пере- сыщенного твердого раствора при старении. Для подтверждения этого предположения были проведены исследования особенностей измене- ния механических свойств сплавов АК5М (АЛ7)