Определение и обоснование видов и режимов структурной обработки сплава Cu23Be (стр. 4 из 6)

Т.к. при этой температуре в сплаве сосуществуют две фазы, то данная перекристаллизация является неполной (неполный отжиг). Для проведения полной фазовой перекристаллизации нужно нагрев осуществлять в однофазную область a, что производится при ранее назначенном гетерогенизирующем отжиге. А, так как , в принципе, параметры охлаждения и выдержки при этом у них сходны, то они в данном сплаве могут считаться взаимно заменяющими.

III) Закалки:

а) с полиморфным превращением.

Температура нагрева или выдержки:

где 30 ¸ 50 - необходимый интервал перегрева для прохождения эвтектоидного ФП, которое включает в себя полиморфное.

Продолжительность выдержки должна быть достаточной для протекания эвтектоидного ФП.

Скорость охлаждения должна быть достаточно высокой, чтобы исключить распад пересыщенного матричного раствора в процессе охлаждения в диффузионной области превращения.

В общем случае V_охл ³ V_кр.охл (критическая скорость охлаждения при закалке, проходящий по данному ФР).

б) без полиморфного превращения.

Температура нагрева или выдержки:

,

где 30 ¸ 50 - необходимый интервал перегрева для начала ФП растворения.

Продолжительность выдержки должна быть достаточной для протекания ФП растворения-выделения.

Скорость охлаждения должна быть достаточно высокой, чтобы исключить распад пересыщенного матричного раствора в процессе охлаждения. Однако если сплав в дальнейшем будет подвергнут старению закалка может быть не очень резкой [3].

В общем случае V_охл ³ V_кр.охл (критическая скорость охлаждения при закалке, проходящий по данному ФР).

Так как данная закалка производится с температур больших, чем значение температуры фазового равновесия эвтектоидного превращения, то ее нельзя назвать чисто закалкой на пересыщенный твердый раствор. Она, в данном сплаве, является смешанной, поэтому и назначаем именно ее.

IV) Стабилизирующая обработка:

а) старение.

Температура старения:

,

Продолжительность выдержки должна быть достаточна для протекания ФП и получения устойчивого состояния сплава [4].

Скорость охлаждения при стабилизирующих обработках обычно не регламентируются.

б) отпуск.

Максимальная температура отпуска:

,

Продолжительность выдержки должна быть достаточна для протекания СП и получения более равновесного состояния сплава [4].

Скорость охлаждения при стабилизирующих обработках обычно не регламентируются.

2.4.2 Параметры деформационно-термической обработки:

а) термомеханическая обработка. ВТМО и НТМО стареющих сплавов.

ВТМО: минимальная температура горячей деформации

,

где 0,7 ¸ 0,9 - коэффициент не зависящий от типа сплава.

Так как она соответствует двухфазной области на диаграмме состояния (см. рис.1), что не желательно для данной обработки, то корректируем ее в сторону увеличения до 810°С.

Используемая степень деформации (истинная) е = 0,3…0,5.

Если за время деформации успела пройти полигонизация, то последующая выдержка не нужна. Если же нет, то продолжительность выдержки должна быть достаточной для завершения полигонизации.

Скорость охлаждения должна быть больше или равной критической скорости охлаждения при закалке на пересыщенный твердый раствор (V_кр). После ВТМО должна проводится стабилизирующая обработка — старение.

Температура старения:

.

Время выдержки при старении должно быть достаточным для протекания ФП и получения устойчивого состояния сплава.

Скорость охлаждения при старении не регламентируется.

НТМО: ее особенностью есть деформирование метастабильной при данной температуре фазы, поэтому перед ее проведением должна обязательно идти подготавливающая закалка на это метастабильное состояние.

Температура холодной деформации:

,

где 0,1 ¸ 0,2 - коэффициент не зависящий от типа сплава.

Так как получения температура деформации и так является ниже цеховой и довольно существенно, то проведение последующей закалки для фиксации полученного состояния не требуется.

Используемая степень деформации (истинная) е = 0,3…0,5.

После НТМО необходима стабилизирующая обработка — старение.

Температура старения:

.

Время выдержки при старении должно быть достаточным для протекания ФП и получения устойчивого состояния сплава.

Скорость охлаждения при старении не регламентируется.

б) механико-термическая обработка.

Температура холодной деформации:

,

где 0,1 ¸ 0,2 - коэффициент не зависящий от типа сплава.

Степень деформации е около 0,1.

После холодной деформации следует произвести нагрев для прохождения полигонизации.

Температура нагрева

,

где 30 ¸ 50 - необходимый интервал перегрева для начала полигонизации.

Время выдержки довольно длительно. Это время необходимо для протекания полигонизации и получения полной полигональной субструктуры.

Скорость охлаждения не регламентируется.

2.4.3 Параметры химико-термической обработки:

Насыщающая — эта обработка проводится в активной атмосфере имеющей необходимую концентрацию бериллия в активном состоянии у поверхности изделия.

Температура нагрева или выдержки должна обеспечить необходимую диффузионную подвижность, чтобы насыщение произошло за практически приемлемое время.

,

где 0.7 ¸ 0,9 - коэффициент не зависящий от типа сплава.

Здесь мы также попадаем в двухфазную область, что не приемлемо в данном случае, поэтому также корректируем эту температуру, повышая ее до 810°С.

Длительность выдержки должна быть достаточно велика чтобы обеспечить требуемые величины насыщения поверхности и глубину насыщенного бериллием слоя, и если первое в основном зависит от активности насыщаемой среды, то второе — от времени выдержки.

Т.к. конечное состояние сплава — пересыщенный твердый раствор, то после нагрева (t_в) и выдержки нужно охладить со скоростью большей или равной критической скорости охлаждения при закалке на пересыщенный твердый раствор (V_кр). Тогда стабилизирующей обработкой будет старение (см. параметры ВТМО с закалкой на пересыщенный твердый раствор).

2.5 Построение схем-графиков режимов назначенных видов структурной обработки.

Рис.2 Схема-график режима гомогенизирующего отжига сплава Сu + 2,3 % Ве.

Рис. 3 Схема-график режима рекристаллизационного отжига.

Рис. 4 Схема-график режима отжига II-го рода (гетерогенизационного и с фазовой перекристаллизацией сплава).

Рис. 5 Схема-график режима закалки.

Рис. 6 Схема-график режима старения сплава Сu + 2,3 % Ве.

Рис. 7 Схема-график режима отпуска сплава Сu + 2,3 % Ве.

Рис. 8 Схема-график режима ВТМО стареющего сплава Сu + 2,3 % Ве.

Рис. 9 Схема-график режима НТМО стареющего сплава Сu + 2,3 % Ве.

Рис.10 Схема-график режима механико-термической обработки.

Рис. 11 Схема-график режима химико-термической обработки с закалкой на пересыщенный твердый раствор сплава Сu+ 2,3 % Ве.

2.6 Фазовые и структурные превращение в процессе назначения СО.

Гомогенизирующий отжиг.

При этой обработке идет выравнивание химического состава по телу зурна (дендрита). Иногда данный отжиг называют диффузионным, т.к. в основе его лежит диффузия. В начале выдержки скопления g располагаются на границах дендритных ячеек, в центре a - фаза. В течение выдержки концентрация выравнивается. Т.к. при отжиге охлаждение достаточно медленное, то сплав при комнатной температуре имеет структуру, в которой g равномерно распределена. Данная СО оказывает влияние на микроструктуру и тонкую структуру. С термодинамической точки зрения данный отжиг является процессом энтропийным , т.е. осуществляется переход от неоднородного к однородному раствору по концентрации. Причем энтропия в данном случае возрастает с приближением к равновесию концентраций, что повышает скорость процесса. Наиболее интенсивно гомогенизация протекает в начальный период отжига. Повышение температуры отжига действует эффективнее увеличения времени. Данная СО применяется для повышения коррозионной стойкости сплава, улучшения обрабатываемости и др.