Obrabotka Metallov 2009 No. 3

УДК 621.785:[669.262.4:[669.13+669.713]] НЕТРАДИЦИОННЫЕ СПОСОБЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ И ЖЕЛЕЗНЫХ СПЛАВОВ В.К. АФАНАСЬЕВ, академик РАЕН, профессор, доктор техн. наук, С.В. ДОЛГОВА, аспирант, СибГИУ, г. Новокузнецк Н.Б. ЛАВРОВА, доцент, СФУ, г. Красноярск В.Н. ТОЛСТОГУЗОВ, ведущий инженер ОАО «Полиметалл», г. Санкт-Петербург Д.М. ЧИБРЯКОВ, аспирант, КемТИПП, г. Кемерово В работе представлены нетрадиционные способы термической обработки алюминиевых и железных спла- вов, позволяющие получить значительный экономический эффект при сохранении механических свойств. Рас- смотрены закономерности влияния среды обработки на микроструктуру, тепловое расширение, прочностные и пластические свойства. Установлена корреляция указанных характеристик с содержанием водорода в сплавах. In job newways of thermal processing of the aluminum and iron alloys are presented, allowing receiving significant economic benefit at preservation of mechanical properties. Laws of influence of the environment of processing on a microstructure, thermal expansion, strength and plastic properties are considered. Correlation of the specified characteristics with the contents of hydrogen in alloys is installed. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА, АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ, ЖЕЛЕЗНЫЕ СПЛАВЫ, СВОЙСТВА Многовековая история термической обра- ботки задолго до создания диаграмм состояния всегда предусматривала высокотемпературный нагрев и охлаждение с различной скоростью. В настоящее время для получения необходимого уровня физических, механических и химических свойств также созданы режимы термической об- работки, где после высокотемпературного на- грева получают либо твердый раствор (истинная закалка), либо пересыщенный твердый раствор, который широко известен под названием «мар- тенсит». Учитывая большую трудоемкость и вы- сокие расходы электроэнергии, требуются новые режимы термической обработки, основанные на нетрадиционном представлении о формирова- нии свойств металлов и сплавов. В 1961 году в стране вышел сборник статей [1], где опубликован механизм химического рас- трескивания У. Эванса. Основой этого механизма является положение о том, что «приток кислорода к наружной поверхности способствует образова- нию пузырьков водорода внутри трещин». Други- ми словами, подведение кислорода к поверхности нагреваемой детали активизирует перераспреде- ление водорода внутри металла. После появления этого механизма опубликовано большое количе- ство трудов, где показано активное участие водо- рода в формировании свойств металлов и сплавов (статьи, монографии, труды международных кон- грессов и конференций). Довольно часто отмеча- ется, что водороду принадлежит ведущая роль в формировании свойств. Для создания нетради- ционных режимов термической обработки, осно- ванных на представлениях У. Эванса, необходима доступная среда нагрева. Самым доступным ве- ществом является окись водорода, известная под названием «вода» (H 2 O). При анализе патентной литературы можно увидеть, что нагреву в H 2 O посвящены работы, в которых изучаются в основ- ном поверхностные явления и пористость [2]. Ав- торы способа термообработки металлических де- талей (А.с. №996473, кл.С21Д1/78, Б.И. №6, 1983) для регулирования свойств поверхностного слоя изделий помещали их в жидкость, затем нагрева- ли до температуры начала пузырькового кипения жидкости на поверхности изделий, выдерживали при этих условиях (2…30 ч), затем охлаждали (жидкости – бензол, этиловый спирт, толуол, вода и др.). Достигнутые изменения фиксировали пу- тем измерения микротвердости (табл. 1). По мнению авторов, в неравновесных усло- виях, в которых находится металл при кипении ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ТЕХНОЛОГИЯ № 3 (44) 2009 3