Перестаріваніе

залежність твердості

Залежність твердості при 20 ° С сплавів алюмінію з 2, 3, 4 і 4,5%
Cu від тривалості старіння при 190 ° С
(Сілкок, Хілл і Харді).

У сплавах алюмінію з 4 і 4,5% Cu при тій же температурі старіння максимуму зміцнення відповідає структура з виділеннями theta- -і theta-acute - фаз. когерентні виділення theta- створюють сильніші пружні деформації в матриці, ніж полукогерентние виділення theta-acute - мфази. Однак виділення theta-acute- значно важче перерізати дислокациями.

Тому поєднання виділень theta- і theta-acute- в певному співвідношенні обумовлює максимальну міцність состаренного сплаву. За однією з наближених оцінок, максимум твердості досягається, коли при старінні утворюються 70% виділень theta- і 30% theta-acute-.

Перестаріваніе сплавів алюмінію з 4 і 4,5% Cu при 190 ° С можна зв`язати, по-перше, зі зменшенням щільності виділень theta- , які поступово замінюються виділеннями theta-acute-, в результаті чого послаблюються поля пружних напружень в матриці і зростає середня відстань між частинками, і, по-друге, з коагуляцією виділень theta-acute-.

Якщо температура старіння досить низька, то перестаріваніе не досягається і сплав зміцнюється через підвищення щільності когерентних виділень і їх укрупнення, причому ці процеси і відповідне зміцнення розвиваються з загасанням (дивіться криву Т₁ на малюнку Схема залежності міцнісних властивостей). Так поводиться, наприклад, дуралюмин при кімнатному старінні (дивіться криві при 18 ° С на малюнку, а, б).

При підвищенні температури старіння досягається стадія перестаріванія і тим раніше, чим вище температура. Це і зрозуміло, так як всі процеси розвитку розпаду розчину - дифузійні.

Залежність механічних властивостей профілів дуралюмин

Залежність механічних властивостей профілів дуралюмин
а Д16 від часу старіння при 18, 150 і 200 ° С.

Вибираючи практично температурний режим старіння, часто будують графіки в координатах міцність - температура старіння. На такому графіку завжди є ділянки підвищення і зниження міцності із зростанням температури старіння. Аналізуючи такі криві, слід пам`ятати, що сусідні точки на висхідній (або низхідній) гілки можуть ставитися до різних стадій старіння при різних температурах.

Наприклад, при витримці tau-₁ з ростом температури старіння від Т₁ до Т₃ міцність безперервно зростає. Разом з тим струми a і b відповідають стадії зміцнюючого старіння при температурах Т₁ і Т₂, а тачка з - стадії перестаріванія при температурі Т₃. Якщо час витримки одно tau-₂, то зі зростанням температури старіння від Т₁ до Т₃ міцність падає (точки d, e і f), причому при температурі Т₁ сплав знаходиться на стадії зміцнюючого старіння, а при температурах Т₂ і - на стадії перестаріванія.

М. В. Захаров, узагальнивши дані для сплавів на різних засадах, встановив, що температура старіння на максимальну міцність і твердість становить певну частку від температури солідусу (за абсолютною шкалою):

Це емпіричне співвідношення не можна розглядати як формулу, що дозволяє по точках плавлення точно розраховувати значення температур старіння на максимальну міцність. Воно дозволяє оцінювати лише орієнтовний рівень таких температур, якщо порівнювати сплави з сильно розрізняються точками солідусу і, отже, з різко різної дифузійної рухливістю компонентів при однаковій температурі (наприклад, сплави на базі різних металів).

Схема залежності міцності від температури старіння

Схема залежності міцності від температури старіння
при постійній витримці.

При підвищенні температури старіння міцність сплаву може виявитися нижче, ніж у вихідному загартованому стані. Таке сильне перестаріваніе викликано далеко зайшла коагуляцией виділень і сильним зменшенням легування матриці. Відповідну термообробку іноді неточно називають відпалом, хоча сутність процесів тут та сама, що і при звичайному старінні: розпад розчину і коагуляція виділень.

Відносне подовження при зміцнюючих старінні істотно знижується, а при розвитку перестаріванія найчастіше змінюється незначно, продовжуючи слабо знижуватися, або ж слабо зростає.

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