Старение и упрочнение

Рис. 1. Изменение твердости при отжиге дюралюмина марки Д16 1 — после закалки и старения 2 — после закалки, старения и упрочнения взрывом

Наличие в составе сплава таких элементов, которые тормозят процессы рекристаллизации, смещая их начало в область более высоких температур и предотвращают диффузионные процессы внутри сплава, способствует повышению жароупорности. Кроме того, очень важно, чтобы легирующие элементы, растворенные в твердом растворе, были склонны к старению и упрочнению за счет образования и выделения молекулярных фаз, блокирующих плоскости скольжения при высоких температурах. Как известно, при нагреве деформированного металла он разупрочняется и в то же время в процессе ползучести происходит деформация, вызывающая его упрочнение, поэтому упрочнение н разупрочнение являются основными факторами, влияющими на ползучесть. Помимо этого, на Жароупорность сталей и сплавов оказывают влияние структурные и фазовые изменения в процессе длительного пребывания их прн повышенной температуре. [c.226]

Так как при удлинении пруток становится тоньше, то, следовательно, для постоянной нагрузки напряжение (усилие на единицу площади) при продолжающемся удлинении будет повышаться, но так как деформированный материал прочнее недеформированного (вследствие старения и упрочнения при обработке), то это возмещается. [c.343]

Приведенные данные показывают, что при естественном старении не происходит выделений в обычном смысле, и упрочнение не связано с распадом твердого раствора. [c.573]

Выделение из твердого раствора меди должно сопровождаться увеличением параметра, тогда как старение и вызванное им упрочнение не изменяют параметра решетки. Только выше 200°С наблюдается увеличение параметров, что связано с выделением из раствора второй фазы, и это обнаруживается также другими методами (например, металлографическими). [c.573]

При естественном старении не выделяется избыточная фаза (СиА)2) и упрочнение не является следствием распада твердого раствора, однако в этих условиях протекают подготовительные процессы, так как выделение СиА происходит только при значительных температурах, достаточных для диффузии (атомных перемещений). [c.324]

Явления упрочнения при холодном деформировании (наклеп), при введении примесных атомов [легирование) и формировании в сплавах обособленных включений (закалка, старение и т. д.) находят широкое практическое применение, позволяя улучшать физикомеханические свойства металлов и сплавов. Таким образом удалось за последние 50 лет повысить прочность конструкционных материалов примерно в 6—8 раз. [c.52]

Использование установки ИМАШ-9-66 открывает принципиально новые возможности для изучения влияния таких факторов, как температура, время и скорость растяжения, на процессы упрочнения и разупрочнения металлов и сплавов в различном структурном состоянии (после тех или иных режимов термической или термомеханической обработок). Измерение микротвердости может служить также одним из чувствительных методов изучения механизма деформации, закономерностей фазовых и структурных превращений широкого класса материалов. Например, в работах [66 67 ], выполненных на установке ИМАШ-9-66, показано, что метод измерения микротвердости позволяет на основании анализа температурной зависимости микротвердости устанавливать температурные интервалы для полупроводниковых материалов с различными механизмами деформации, а также определять природу этих механизмов и изучать влияние на них легирования и других факторов. С помощью полученных температурных зависимостей микротвердости проведено исследование кинетики процессов старения и разупрочнения ряда сталей и сплавов [48, с. 25—32 85—95 68 69], влияния фазового наклепа на упрочнение аустенита [50, с. 27—31 ], роли неметаллических включений в процессе высокотемпературного разрушения стали [50, с. 110—114 129—132] и др. [c.172]

В общем случае поведения материала под нагрузкой изменение напряжений и деформаций во времени определяется их функциональной связью, которая может быть представлена связью напряжений, деформаций и их производных по времени. Частными случаями такой связи являются линейная связь этих параметров, соответствующая обобщенной модели линейной вязко-упругой среды, и нелинейная связь трех параметров из полного набора переменных, используемая для обобщения экспериментальных результатов и аналитического представления поведения материала под нагрузкой в теориях упрочнения, старения и течения. [c.16]

Закономерности длительного статического деформирования описываются на основе известных теорий ползучести (старения, течения, упрочнения и различных видов теорий наследственности). Как и при кратковременном нагружении для описания кинетики неупругих деформаций (с учетом упругопластических деформаций, ползучести), в зонах концентрации напряжений используют различные способы аппроксимации изохронных кривых деформирования (по параметру времени т). В частности, для инженерных расчетов предлагаются изохронные кривые деформирования в форме функций типа (1) с показателем степени /Пт , зависящим от т. [c.23]

Вследствие относительно высокой термической устойчивости игольчатой субструктуры, разупрочнение матрицы на начальном этапе старения невелико и максимальное значение твердости, достигаемое в процессе старения, приближенно равно сумме исходной твердости и упрочнения, обусловленного выпадением дисперсных частиц. [c.178]

Построение кривой релаксации по серии кривых ползучести при различных напряжениях на основе гипотез, упрочнения, старения и течения — см. [17], [25]. [c.287]

Еще один легирующий элемент—азот — попадает в сталь из атмосферы. Хотя азот обычно присутствует в значительно меньшем количестве, чем углерод, действие их подобно. Азот оказывает более сильное влияние на стабилизацию аустенита и упрочнение, и определенное количество его может серьезно влиять на пластичность при низкой температуре из-за выпадения нитридов при нагреве до 200° С после холодной деформации. Это явление известно как деформационное старение. Когда азот вызывает какие-либо нежелательные эффекты, его можно связать добавками ванадия, который образует с ним нитриды. Если добавки азота улучшают важные для нас свойства, содержание его может быть увеличено. Азот можно вводить при плавлении под давлением. Кроме того, азотом можно насытить поверхностные слои стали, содержащие алюминий, в процессе азотирования в атмосфере, обогащенной азотом, такой, как атмосфера диссоциированного аммиака. Кроме того, вместе с углеродом, азот может насыщать сталь при нагреве в расплавленных цианистых солях. Эти два наиболее распространенных метода создают твердый, но тонкий поверхностный слой. Азот содержится в сталях, изготовленных с применением кислородного дутья, в небольшом количестве и может быть почти полностью удален вакуумной обработкой. [c.51]

При варианте IA величина а = а е = В этом случае как для ползучести, так и для термоусталости характерно интенсивное деформирование зерна в условиях превалирования дислокационного механизма. Упрочнение тела зерна происходит вследствие процессов деформационного старения и создания дислокационной субструктуры, а границ зерен — вследствие выделения мелкодисперсных частиц карбидной фазы. Интенсивность этих процессов для различных видов нагрузки неодинаковая. [c.54]

На рис. 18.9 представлены и два источника отрицательного вклада в пластичность — дисперсионное твердение (старение) и сжижение. Рассмотрим сперва дисперсионное твердение. При исследовании причин провала пластичности нержавеющей стали в зоне промежуточных температур [26] ответственность за потерю пластичности возложили на упрочнение, вызванное выделением карбидов металлов. Полуторачасовой отжиг при 857 °С перед испытаниями на горячую пластичность устранял провал пластичности в зоне промежуточных температур за счет перестаривания" - огрубления этих выделений. При нагреве Ni- r-Fe сплавов [22] наблюдали аналогичный провал пластичности, его также объяснили дисперсионным твердением. Второй отрицательный вклад в пластичность относится к более высоким температурам как постулат источником этого вклада считают сжижение металла по границам зерен при температурах на несколько сот гра- [c.279]

Высокотемпературные свойства сплавов на железоникелевой основе формируются в результате сочетания эффектов легирования и упрочнения последние включают упрочнение твердорастворное, старением и зернограничное. Эти виды упрочнения характеризуются рядом особенностей, обусловленных химическим составом тех или иных сплавов 1) железо и никель образуют аустенитную матрицу 2) добавки, растворяющиеся в ней, обеспечивают твердорастворное упрочнение 3) добавки, образующие выделения упорядоченных интер-металлидов, карбидов, боридов и других фаз, обеспечивают упрочнение старением 4) добавки, воздействующие на границы зерен, упрочняют или видоизменяют их. [c.212]

Максимальный эффект упрочнения алюминиевых сплавов достигается на зонной стадии старения и на стадии выделения промежуточной фазы. [c.450]

При учете деформаций ползучести по теории старения расчет ведется по методу переменных параметров упругости с помощью изохронных кривых ползучести. При использовании теории течения для деформации пластичности и упрочнения, ползучести нагружение разбивается на ряд этапов. Приведенные соотношения применяют для каждого этапа нагружения. [c.205]

Термическое и деформационное старение повышают прочность и твердость, но одновременно резко снижают ударную вязкость и повышают порог хладноломкости, Повышение прочности при термическом старении объясняется тем, что выделившиеся из феррита карбиды, нитриды и другие фазы создают препятствия для движения дислокаций. При деформационном старении основное упрочнение, вероятно связано не с выделением избыточных фаз, а с взаимодействием примесей (атомов углерода и азота) со скоплениями дислокаций, что затрудняет их движение. При нагреве деформированной стали возможно образование частиц метастабильной карбонитридной фазы Feie(N, )j или стабильного нитрида Fe4N, [c.190]

В ряде работ, однако, отрицается прямое влияние запасенной энергии остаточной деформации углеродистой стали на ускорение анодного растворения авторы их [97, 100, 101] объясняют ускорение коррозии деформированной стали в децинормальйом растворе соляной кислоты сегрегацией катодных примесей на дислокациях. Вряд ли это справедливо, так как опыты проводились на образцах, подвергнутых после деформации длительной выдержке (старению). В этом случае возможно образование сегрегаций примесей в результате-деформационного старения, хотя для этого требуется значительное время, что и было отмечено [2, 69]. Однако даже в случае состаренных (предварительно деформированных) образцов стали 08кп скорость коррозии в растворе серной кислоты [53] оказалась меньше, чем несостареннцх. На поверхности этих образцов в процессе старения появляются линии скольжения, а это прямо свидетельствует о наличии скоплений дислокаций под поверхностным барьером и упрочненных областей, которые в процессе старения разряжаются, что снижает механохимическую активность металла. Таким образом, попытка [100, 97] объяснить ускоренное растворение деформированного металла только сегрегацией примесей на дислокациях, основываясь на отсутствии влияния деформации на коррозию в случае чистого металла после старения, несостоятельна в чистых металлах старение приводит к рассасыванию дислокационных скоплений и элиминированию механохимической активности. [c.116]

Максимумы твердости стали ЭИ696 после 10-часового старения и количества V -фазы, определенной в результате интерметаллидного анализа, при различных температурах почти совпадают и относятся к температуре старения 750—775° С. При более высоких температурах твердость, прочность и количество у -фазы в интерметал-лидном осадке уменьшаются, что связано с коагуляцией и растворением этой фазы. При 875° С v -фаза полностью растворяется в у-твердом растворе (рис. 39). Повышение чистоты стали и введение малых добавок бора способствует упрочнению границ зерен и в целом повышению жаропрочности сталей. Однако следует учитывать, что бор способствует сужению температурного интервала горячей обработки стали давлением (950—1100° С). [c.167]

Мелкозернистое строение закаленной стали обеспечивает вы сркое упрочнение при старении и повышенную штампуемость (в виде листов), что важно для изготовления упругих элементов мембранного или сильфонного типа. Штампуемость может быть также улучшена повьипением количества остаточного аустенита [101 ], но он снижает сопротивление малым пластическим деформациям и увеличивает интенсивность протекания релаксационных. процессов после старения. Поэтому после штамповки должна обязательно проводиться обработка холодом, а затем старение. [c.36]

При дополнительном старении, несмотря на сравнительно малую степень пересыщения предварительно распавшегося твердого раствора, происходит его дораспад. Возникшие в этих условиях подвижные дислокации образуют вместе с ранее существовавшими пол игонизованные системы, закрепленные сегрегациями или частицами избыточных фаз, образовавшимися вследствие до-распада. Вероятно, наблюдающийся в результате динамического старения рост упрочнения является следствием одновременно протекакнцих процессов полигонизации и дораспада. [c.40]

Для расчета напряжений и деформаций деталей (во времени) при бегают к теории ползучести. При этом предполагают, что для данны> металлов известны некоторые константы и другие опытные данные Естественно, что наиболее приемлемой является такая теория, которая меньше искажает опытные данные и основывается непосредственно на опытных кривых. При этом очень важно, чтобы пользование этой теорией не приводило к таким математическим трудностям, которые не позволят использовать эту теорию в практике инженерных расчетов деталей паровых турбин. Главные из теорий ползучести — теория течения, тео-рия старения, теория упрочнения и теория пластической наследственности. Имеются различные варианты, и формулировки этих теорий. Ряд теоретических работ и экспериментов показал, что наиболее проверенной (кроме того и доступной для инженерной практики), является теория старения. Первоначально она была сформулирована Зодербергом, далее развита академиком Ю. Н. Работ-новым [104]. Теория не универсальна, [c.17]

При деформационном старении основное упрочнение, вероятно, связано с образованием атмосфер Коттрелла из атомов углерода и азота вокруг скоплений дислокаций, что затрудняет их движение. При нагреве деформированной стали возможно образование частиц карбидов и метастабильной нитридной фазы или стабильного нитрида Fe4N. [c.190]

Если сплав после естественного старения кратковременно (несколько секунд или минут) нагреть до 240—280 °С и затем быстро охладить, то упрочнение полностью снимается и свойства сплава будут соответствовать свежезакаленному состоянию. Это явление получило название возврат. Разупрочнение при возврате связано 6 тем, что зоны ГП-1 при этих температурах оказываются нестабильными и поэтому растворяются в твердом растворе, а атомы меди вновь более или менее равномерно распределяются Б пределах объема каждого кристалла твердого раствора, как и после закалки. При последующем вылеживании сплава при нормальной температуре вновь происходит образование зон ГП-1 и упрочнение сплава. Однако после возврата и последующего старения ухудшаются коррозионные свойства сплава, что затрудняет использование возврата для практических целей. Длительная выдержка при 100 "С или несколько часов при 150 приводит к образованию зон ГП-2 большей величины с упорядоченной структурой, отличной от структуры а-твердого раствора. С повышением температуры старения процессы диффузии, а следовательно, и процессы структурных превращений, и самоупрочнение протекают быстрее. Выдержка в течение нескольких часов при 150—200 °С приводит к образованию в местах, где располагались зоны ГП-2, дисперсных (тон ко пластинчатых) частиц промежуточной 9 -фазы, не отличающейся по химическому составу от стабильной фазы 0 (СпА12), но имеющей отличную кристаллическую решетку 0 -фаза когерентно связана с твердым раствором. Повышение температуры до 200—250 °С приводит к коагуляции метаста-бильной фазы и к образованию стабильной 0-фазы. [c.390]

Максимальный уровень упрочнения бериллиевых бронз достигается в ре-, аультате НТМО, технология которой заключается в закалке, холодной пластической деформации и старении. Пластическая деформация после закалки увеличивает прочностные характеристики, но при этом повышает удельное электрическое сопротивление в тем большей степепи, чем выше степень обжатия (табл. 25). После деформации почти вдвое ускоряется процесс старения и возрастает уровень упрочнения тем больше, чем выше степень предшествующей деформации (рис, 8). Еще выше уровень упрочнения достигается при использовании в цикле НТМО ступенчатого и динамического старения, режимы которых [c.228]

Главная причина жизнеспособности суперсплавов в том, что они сохраняют выдающуюся прочность в интервале температур, при которых работают детали турбины. Их плотноупакованная решетка г.ц.к. обеспечивает длительную сохранность относительно высокого сопротивления активному растяжению, высокой длительной прочности, стойкости против ползучести и термомеханической усталости. Эти свойства длительно сохраняются вплоть до гомогологических температур значительно более высоких, чем у эквивалентных систем с решеткой о.ц.к. Свой вклад дают и такие характеристики решетки г.ц.к., как высокий модуль упругости, обилие систем скольжения, низкий коэффициент диффузии легирующих элементов. Для прочности сплавов чрезвычайно важна высокая растворимость легирующих элементов в аустенитной матрице, их физико-химические характеристики, обеспечивающие выделение в процессе старения таких интерметаллидных фаз, как у и у . Упрочнения можно достичь также за счет легирования твердого раствора, выделения карбидных фаз в процессе старения и использования их для управления границами зерен за счет направленной кристаллизации и соз- [c.31]

В терминах- модели упрочнения, вызванного упорядочением, проанализировали несколько групп экспериментальных данных, собранных в табл. 3.2. Анализ продемонстрировал заметное влияние содержания легирующего элемента на энергию АФГ . Практически все суперсплавы содержат и Сг, и Ti, хотя влияние их на энергию АФГ противоположно. Проектируя сплав, следует стремится к максимально возможному увеличению 2Го. Гляйтер и Хорнбоген [21] привели доказательство связи между параметрами упорядочения и размером частиц в сплавах системы Ni- r—А1. Следовательно, прочность может меняться с изменением длительности старения и температуры только за счеТ упорядочения. С другой стороны, если механизм перерезания частиц изменяется с изменением температуры, необходимо принимать в расчет характеристики дефектов упаковки, образующихся в результате перерезания [14], [24], [25]. [c.125]

Упрочняемые старением сплавы, содержащие одновременно значительные количества Ni и Fe, составляют самостоятелы1ый класс суперсплавов. Их используют для изготовления множества деталей газотурбинных двигателей и паровых турбин рабочих лопаток, дисков, валов, кожухов, деталей крепежа в некоторых автомобильных двигателях применяют клапаны, изготовленные из суперсплавов этого класса. В данной главе мы рассмотрим природу суперсплавов на железоникелевой основе, их состав (химический и фазовый) и структуру, проследим, в какой связи с этими особенностями находятся разнообразные свойства. Объектом нашего внимания являются железоникелевые суперсплавы, обладающие аустенитной г-матрицей со структурой г.ц.к., которая упрочнена выделениями упорядоченной интерметаллической фазы или карбидными. Для суперсплавов данного класса характерно содержание 25—60 % Ni и 15—60 % Fe. Основное место в данной главе мы уделим железоникелевым суперсплавам, которые упрочняются старением, и лишь вкратце коснемся тех сплавов этого класса, для которых применяют главным образом твердорастворное деформационное и/или карбидное упрочнение. Некоторые сведения, касающиеся сплавов этого вида, опубликованы в обзорах [1, 2]. [c.210]

Псевдо-Р-титановые сплавы характеризуются высоким содержанием Р-стабилизаторов и вызванным этим отсутствием мартенситного превращения. В процессе закалки в сплавах подавляется диффузионный распад р-фазы, но он частично реализуется при последующем старении, вызывая упрочнение сплава. Сплавы характеризуются высокой пластичностью в закаленном состоянии и высокой прочностью — в состаренном они удовлетворительно свариваются аргонодуговой сваркой. Широкое распространение получил псевдо-Р-сплав ВТ15 (содержит в равновесном состоянии неболь- [c.196]

Показано, что при комнатной температуре в сплаве А1—Си, подвергнутом значительной пластической деформации, образуется стабильная фаза 6 (Гинье). В этой связи получают объяснение данные, согласно которым предварительная деформация способствует разупрочнению сплава А1—Zn и упрочнению сплава А1 — Си при старении. Дело в том, что первый сплав упрочняется за счет образования зон Г—П и разупрочняется при выделении промежуточных фаз, а второй при образовании промежуточной фазы 6 еще упрочняется [185]. [c.240]

Упрочнение их достигается путем старения и наклепа, например благодаря образованию карбидов Ti , Zr и Moj , причем особенно эффективными являются выделение из твердого раствора при старении мельчайших частиц Zr . Это повышает их механические свойства — длительную прочность при температурах от 1100 до 1400° С. [c.407]

Сплавы группы Mg—Zn относятся к высокопрочным. Фаза MgZn2 упрочняет сплав, но снижает пластичность. Цинк рафинирует и модифицирует сплав. Кроме того, взаимодействуя с водородом, он способствует повышению плотности прессованных деталей. Старение после закалки для этих сплавов нежелательно, так как при нем снижается наклеп и упрочнение за счет выделения дисперсной фазы не компенсирует этой потери. Сплавы Mg—Zn плохо свариваются, а плавка их затруднена из-за медленного растворения цинка. [c.109]

Для сварных соединений так называемых сверхсплавов, предназначенных для очень кратковременной службы, но в условиях больших перегрузок, можно в ряде случаев не прибегать к аустенитизации и старению. Требуемое упрочнение металла шва и основного металла может быть иногда достигнуто в процессе работы изделия под совместным действием больших напряжений и температур, нередко превышающих температуру дисперсионного твердения данного сплава. [c.274]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...