Охолодження при загартуванню

Залежність вільної енергії alpha-- і beta - фаз і двофазної суміші alpha- + beta- від складу в подвійній системі при температурі Т1 (дивіться малюнок Схема до пояснення гарту без поліморфного перетворення).

Швидкість утворення центрів виділення нової фази в переохолодженому розчині, як і в випадку фазового перетворення в чистому металі, визначається виразом.

Відео: Загартування клинка: особливості гарту клинків ножів в муфельних печах

Однак якщо для чистого металу Q - це енергія активації переходу атомів через кордон розділу фаз, що дорівнює енергії активації самодифузії, то в разі розпаду твердого розчину Q являє енергію активації дифузії найбільш повільно дифундують елемента. Така дифузія необхідна для утворення центрів виділення нової фази, що відрізняється за складом від матричного розчину.

Відповідно до формули швидкість утворення центрів надлишкової фази в сплаві З₀ на малюнку Схема до пояснення гарту без поліморфного перетворення при збільшенні ступеня переохолодження нижче Т₀ спочатку повинна зростати через збільшення F_про і відповідного зменшення роботи освіти критичного зародка F_кр, а потім падати через зменшення дифузійної рухливості атомів.

Отже, інкубаційний період - час до експериментального фіксованої початку розпаду розчину - зі збільшенням ступеня переохолодження скорочується, а потім зростає, змінюючись по С-кривої.

З-криві початку розпаду

З-криві початку розпаду первохлажденного алюмінієвого розчину в сплаві Д16 (В. Г. Давидов, І. І. Новіков, Е. Д. Захаров):

1 - поява чутливості до міжкристалітної - коррозіі-
2 - зміна межі міцності на 2%.

Початок розпаду переохолодженого розчину визначають по зміні якого-небудь властивості, наприклад межі міцності або електропровідності. Так як властивість при ізотермічної витримки зазвичай змінюється плавно, то за умовний початок розпаду приймають, наприклад, збільшення або зменшення властивості на 2 або 5%.

Різні властивості починають помітно змінюватися на різних стадіях розпаду розчину. Наприклад, у дуралюмина чутливість до міжкристалітної корозії, пов`язана з виділенням надлишкових фаз по межах зерен, виявляється раніше ніж зміна межі міцності.

При побудові С-кривих доцільніше вимірювати то властивість, яке для даної групи сплавів або для даного типу виробів є одним з практично важливих і яке чутливо до найбільш ранніх стадій розпаду розчину. Так як експериментально фіксується «початок» розпаду розчину є умовним моментом, то зіставляти С-криві різних сплавів має сенс тільки при однаковому методі їх побудови.

Критична швидкість охолодження при загартуванню

Кількісним критерієм стійкості переохолодженого твердого розчину є критична швидкість охолодження (upsilon-_кр) - найменша швидкість безперервного охолодження, що дозволяє уникнути розпаду розчину або, точніше, уникнути зміни на певну величину обраного властивості.

Відео: Індукційна гарт шестерні по западині

Якщо швидкість охолодження в центрі перетину вироби більше upsilon-_кр, то виріб прожарюється наскрізь. Критичну швидкість охолодження визначають, проводячи з точки, що відповідає температурі нагріву під загартування, дотичну до С-кривої умовного початку розпаду переохолодженого розчину.

величина upsilon-_кр залежить від чутливості методу, який був обраний для побудови С-кривої початку розпаду. Наприклад, для дуралюмина марки Д16 в разі побудови С-кривої по появі чутливості до міжкристалітної корозії upsilon-_кр = 550 град / с, а при побудові С-кривої зі зміни на 2% межі міцності upsilon-_кр = 90 град / с. Якщо ж за критерій початку розпаду прийняти зміну міцності на 5%, то upsilon-_кр = 20 град / с.

В sect- 22 було показано, що кількісні оцінки при безперервному охолодженні слід робити не за С-кривим ізотермічного розпаду, а по термокінетіческой діаграм. Але такі діаграми для сплавів, гартованих без поліморфного перетворення, поки нараховуються одиницями і тому доводиться користуватися С-кривими ізотермічного розпаду.

Так як крива початку перетворення вихідної фази на термокінетіческой діаграмі зрушена вправо і вниз в порівнянні з С-кривої, побудованої в ізотермічних умовах (дивіться малюнок Криві початку перетворення переохолодженої фази), то розрахунок з використанням дотичній до такої С-кривої дасть завищену проти істинної величину upsilon-_кр. В окремих випадках це завищення невелика. Наприклад, у дуралюмина критична швидкість охолодження, підрахована по діаграмі ізотермічних перетворень, всього в 1,1 - 1,2 рази більше критичної швидкості безперервного охолодження.

Глибина прокаливаемости при даній швидкості охолодження тим більше, чим менше upsilon-_кр, т. е. чим правіше знаходиться З-крива. При якісному порівнянні прокаливаемости різних сплавів можна зіставляти положення їх С-кривих, не розраховуючи величину upsilon-_кр.

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