Охарактеризуйте сущность операции старения, его виды и цели проведения?

После закалки следует старение, при котором сплав выдерживают при нормальной температуре несколько суток (естественное старение) или в течение 10-24 часов при повышенной температуре 150-200ºС (искусственное старение). В процессе старения происходит распад пересыщенного твёрдого раствора, что сопровождается упрочнением сплава. Распад пересыщенного твёрдого раствора происходит в несколько стадий в зависимости от температуры и продолжительности старения. Так, например, в сплавах Al-Cu при естественном старении (t = 20ºС) или низкотемпературном искусственном старении (ниже 100-150ºС) на начальных стадиях распада в пересыщенном α-твёрдом растворе образуются объёмы (сегрегации), обогащённые компонентом растворителем Cu, получившие название зоны Гинье-Престона (ГП-1). Зона

 ГП-1 представляет собой диски диаметром 4-6 нм и толщиной несколько атомных слоёв при сохранении кристаллической решётки α-твёрдого раствора.

Если сплав после естественного старения кратковременно несколько секунд или минут нагреть до 240-280ºС и затем быстро охладить, то упрочнение полностью снимается, и свойства сплава будут соответствовать свежезакалённому состоянию. Это явление получило название возврат. Разупрочнение при возврате связано с тем, что зоны ГП-1 при этих температурах оказываются нестабильными и поэтому растворяются в твёрдом растворе, а атомы Cu вновь более или менее равномерно распределяются в объёме каждого кристалла твёрдого раствора, как и после закалки. При последующем вылёживании сплава при нормальной температуре вновь происходит образование зон ГП-1 и упрочнение сплава. Однако после возврата и последующего старения ухудшаются коррозионные свойства сплава, что затрудняет использование возврата для практических целей.

Длительная выдержка при 100ºС или несколько часов при 150ºС приводит к образованию зон ГП-2 большей величины с упорядоченной структурой, отличной от структуры α-твёрдого раствора. С повышением температуры старения процессы диффузии, а, следовательно, и процессы структурных превращений, и упрочнение протекают быстрее. Выдержка в течение нескольких часов при 150-200ºС приводит к образованию в местах, где располагались зоны ГП-2, дисперсных (тонкопластинчатых) частиц промежуточной метастабильной Θ` фазы, не отличающейся по химическому составу от стабильной фазы Θ (CuAl<sub>2</sub>), но имеющей отличную кристаллическую решётку; Θ`-фаза когерентно связана с твёрдым раствором.

Повышение температуры до 200-250ºС приводит к коагуляции метастабильной фазы и к образованию стабильной Θ-фазы (Рис.1в).

Таким образом, при естественном старении образуются лишь зоны ГП-1. При искусственном старении последовательность структурных изменений можно представить в виде следующей схемы: ГП-1 – ГП-2 – Θ` – Θ (CuАl<sub>2</sub>). Эта общая схема распада пересыщенного твёрдого раствора в сплавах Al-Cu справедлива и для других сплавов. Различие сводится лишь к тому, что в разных сплавах различные составы и строение зон, а также образующихся фаз. Для стареющих алюминиевых сплавов разных составов существуют и свои температурно-временные области зонного (образование зон ГП-1 и ГП-2) и фазового (образование Θ`- и Θ фаз) старения.

После зонных старений сплавы чаще имеют повышенный предел текучести и относительно невысокое отношение σ_{в //} σ_0,2 < 0,6-0,7, повышенную пластичность, хорошую коррозионную стойкость и низкую чувствительность к хрупкому разрушению (высокое значение К1с). После фазового старения отношение σ_{в /} σ_0,2 повышается до 0,9 – 0,95, и пластичность, вязкость, сопротивление хрупкому разрушению и коррозии под напряжением снижаются.

Охарактеризуйте сущность операции термомеханической обработки, ее виды и цели проведения? Какое явление называют пресс-эффектом?

Термомеханическая обработка (структурное упрочнение) применяется длянекоторых сплавов алюминия с марганцем, хромом, никелем, цирконием, титаном и другими переходными металлами, температура рекристаллизации которых превышает обычно назначаемую температуру нагрева под деформацию или закалку. После закалки и старения таких сплавов в них сохраняется не перекристаллизованная (полигонизованная) структура с высокой плотностью дислокаций, что повышает ее прочность по сравнению с рекристаллизованной структурой. Это явление получило название структурного упрочнения. В результате структурного упрочнения значения σ_в и σ_0,2 повышается до 30 – 40%. Наиболее сильно структурное упрочнение проявляется в прессованных полуфабрикатах (прутки, профили, трубы), поэтому это явление применительно к ним называется пресс-эффектом.

                                      1.3.Специальные деформируемые алюминиевые сплавы

Как классифицируют специальные деформируемые алюминиевые сплавы?

Специальные деформируемые алюминиевые сплавы можно разделить на высокопрочные, ковочные и жаропрочные. Они, как и дюралюмины, упрочняемым термической обработкой.