Длительность выдержки

Ученым уже многое известно и диффузии металлов в алюминии. Но перемещение атомов легирующих компонентов, спровоцированных диффузией, в составе сложных сплавов подчиняется иным законам. Растворение интерметаллидных фаз в процессе закалки происходит в течение определенного времени, которое зависит от:

•  типа печи;
•  структуры самого сплава (определяется предыдущими обработками);
•  толщины изделия.
• На процесс нагрева для закалки оказывают влияние:
•  фазовый состав;
•  состояние структуры;
•  зерна (строение, форма, расположение по отношению к осям деформаций, размер);
•  интерметаллиды (распределение, размер);
•  дефекты кристаллической решетки (вид, плотность).

Если деталь подвергалась пластической деформации, растворение избыточных фаз сопровождается рекристаллизацией. Факторы, влияющие на величину рекристаллизированного зерна:

•  скорость и степень деформации;
•  длительность нагрева;
•  время выдержки при определенной температуре.

Если прессованный полуфабрикат нагревать слишком долго, рост зерна и эффект структурного упрочнения могут полностью отсутствовать. Результатом станет снижение прочности. Об этом стоит помнить, задавая длительность выдержки.

В случае с холоднодеформированным полуфабрикатом следует выбрать короткую выдержку. Причины этого:

•  ячеистая структура;
•  большая плотность дислокаций;
•  ускоренные диффузные процессы растворения.

Такие признаки отличают их от горячедеформированных деталей с рекристаллизованной и полигонизованной структурой.

Ускоренная диффузия и короткая выдержка характерна также для сплавов на порошковой основе. При производстве таких порошков во время распыления скорость охлаждения и кристаллизации достаточно высока. Результаты этого:

•  микроструктура измельчается;
•  пересыщение твердого раствора легарующими компонентами, а также вакансиями увеличивается;
•  дисперсность частиц исходных интерметаллических соединений повышается.

Совокупность этих факторов влияет на диффузионные процессы.

Предшествующая термическая обработка определяет скорость становления атомов легирующих компонентов твердым раствором. Она также способствует их равномерному и дисперсному распределению во время старения. По этой причине в процессе повторного нагрева растворение происходит быстро, и длительность выдержки сокращается.

Растворение избыточных масс замедляется предыдущим отжигом. Он также обеспечивает равновесное состояние сплава и огрубляет продукты распада. Именно поэтому в таких случаях требуется более длительная выдержка.

Особого внимания заслуживают плакированные листы. Увеличение температуры и времени нагрева провоцирует повышение скорости и глубины диффузии легирующих компонентов. Если диффузия будет сквозной, устойчивость материала к коррозии значительно уменьшится.

Многократные закалки не рекомендованы для изделий из тонких плакированных листов. Нагрев при температуре в 500°С в течение 15 мин и при температуре в 350°С в течение часа спровоцирует одинаковую глубину диффузии, которая может быть сквозной на тонких листах. Соотношение толщины и допустимых повторных термообработок:

•  до 0,5мм – не рекомендуется;
•  0,5 – 3мм – одна;
•  более 3мм – две.
  Общая длительность нахождения садки металла в термическом приспособлении определяется скоростью достижения указанной температуры. На этот показатель влияют:
•  вид теплопередачи;
• * тип теплоносителя;
• * скорость циркуляции;
• * площадь поверхности изделия;
• * масса садки;
• * конструкция аппарата;
• * мощность нагревателя.
• Самые распространенные современные приспособления:
• * селитровые ванны (характеризуются наивысшей скоростью нагрева);
• * электропечи с принудительной циркуляцией;
• * рециркуляционные печи аэродинамического прогрева.

В печах с воздушной атмосферой теплопередача осуществляется при помощи конвекции, а ее интенсивность зависит от скорости циркуляции воздуха. Суть струйного метода: нагретый воздух преобразуется в струи и с высокой скоростью попадает на деталь. Лучше всего подходит для листовых материалов. Коэффициент теплоотдачи таким методом в несколько раз выше, чем в случае сплошной подачи воздуха. Скорость нагрева можно немного регулировать с помощью массы и плотности садки.

Принимая во внимание вышеуказанные последствия длительного нагрева, стоит отметить рекомендуемые показатели продолжительности до начала выдержки:

•  для плакированных изделий – 0,5 – 1 час;
• * для неплакированных – 1 – 3 часа.
• Длительность выдержки:
• * для полос, листов, плит, прутов с толщиной 0,5 – 150 мм – 10 – 80 мин при условии нагрева в селитровой ванне и 30 – 210 мин, если нагрев производится в электропечах с принудительной циркуляцией;
• * для фасонных отливок – 2 – 15 часов, чтобы грубые выделения интерметаллидных фаз успели раствориться.

Скорость охлаждения во время закалки не должна быть меньше критической (минимальное значение, при котором твердый раствор не распадается). Охлаждение сплавов и фасонных отливок производят в воде разной температуры. В первом случае используют холодную жидкость, а во втором – прогретую до температуры 50 – 100°С, чтобы они не покоробились и не образовались трещины.