Вплив тривалості і температури старіння на механічні властивості сплавів

Схема залежності міцнісних властивостей

Схема залежності міцнісних властивостей від тривалості
старіння при різних температурах (Т₁ lt; Т₂ lt; Т₃).

Старіння до досягнення максимуму міцності властивостей (висхідна гілка кривих) називають зміцнюючих, а правіше максимуму (спадна гілка) - разупрочняется старінням або перестаріваніем. При цьому мається на увазі разупрочнение в порівнянні зі сплавом, який піддавався старінню коротший час. У порівнянні ж з вихідним загартованим сплавом (початкова точка на осі ординат) перестаренний сплав може бути значно міцніше.

Зміцнення зі збільшенням часу старіння на висхідній гілки кривих може бути викликано різними причинами. По-перше, можливі випадки, коли на стадії зміцнюючого старіння щільність виділень настільки велика, що дислокації не можуть обходити виділення і перерізають їх (при досить великому доданому напрузі).

Зростання міцності властивостей зі збільшенням тривалості старіння в цих випадках обумовлений зростанням «хімічного» зміцнення і гальмування дислокацій полями пружних напружень через укрупнення виділень (зокрема, зон ДП, дивіться малюнок Залежність розміру зон ГП), збільшення щільності їх розподілу в матриці і появи важко перерізав частинок більш стабільною фази (наприклад, theta-acute- на додаток до theta- в сплавах Al - Cu).

По-друге, можливі випадки, коли на стадії зміцнюючого старіння дислокації проштовхуються між виділеннями. У цих випадках зростання міцнісних властивостей зі збільшенням тривалості старіння обумовлений збільшенням щільності виділень при розвитку розпаду і відповідно зростанням критичної напруги проштовхування дислокацій (дивіться формулу).

У перестаренном сплаві місцезнаходження ще не перерізають виділення, а тільки обходять їх при напружених, менше тих, які необхідні для перерізання. Зниження міцності властивостей при переході від зміцнюючого старіння до перестаріванію може бути викликано декількома причинами.

одна причина - збільшення відстаней між раніше утворилися виділеннями через їх коагуляції.

Інша причина - заміна менш стабільних виділень більш стабільними, що характеризуються (меншим числом частинок в одиниці об`єму матриці.

Третя можлива причина перестаріванія - зменшення або зникнення поля пружних напружень в матриці при заміні когерентних виділень спочатку полукогерентнимі, а потім і некогерентного.

У різних сплавах і при різних температурах старіння одного сплаву максимум зміцнення відповідає різним структурним станам. Без експериментів не можна передбачити, якою має бути в даному сплаві конкретна структура, що забезпечує максимальне зміцнення.

Відповідь залежить від того, які стадії розпаду можливі в цьому сплаві при даній температурі старіння, яка структура виділень, щільність виділень кожного типу, і від інших факторів.

Можна лише вказати, що найчастіше максимальне зміцнення досягається в сплаві, в якому всередині зерен пересичені розчину утворилися зони ДП і виділення проміжної метастабільною фази або тільки виділення цієї фази (при високій щільності їх розподілу).

«Теорія термічної обробки металів»,
І.І.Новіков