Термическая обработка

 Совокупность операций нагрева, выдержки при заданной температуре и охлаждения с определенной скоростью сплавов, находящихся в твердом состоянии, с целью изменения их структуры и получения необходимых свойств (прочность, твердость и др.), а также снятия внутренних напряжений.

Виды термообработки: Закалка – нагрев до перехода из двухфазного состояния в однофазное с последующим быстрым охлаждением со скоростью выше критической. Образование пересыщенных твердых растворов – мартенсит (пересыщенный твердый раствор углерода в сталях или особая фаза в других сплавах) с плотноупакованной игольчатой, пластинчатой, реечной или пакетной структурой, обеспечивающая упрочнение - постепенный распад пересыщенных твердых растворов (старение сплавов) с выделением мелкодисперсных упрочняющих фаз Отпуск – нагрев до температуры ниже точки перехода в однофазное состояние с последующей выдержкой при этой температуре и охлаждением (обычно на воздухе). Снятие остаточных внутренних напряжений после закалки, повышение пластичности (возрастает с ростом температуры отпуска), снижение твердости. Отжиг (диффузионный, рекристаллизационный, изотермический и т.д.) – нагрев до определенной температуры с последующим медленным охлаждением (вместе с печью) для повышения однородности сплава, снятия внутренних напряжений, улучшения перерабатываемости.

Классификация сплавов по способам переработки

I деформируемые не упрочняемые термообработкой (однофазные при всех температурах)

II деформируемые упрочняемые термообработкой (нагрев выше линии максимальной растворимости KF с переходом из двухфазного в однофазное состояние)

III литейные (присутствие легкоплавкой и хрупкой эвтектики) - твердый раствор В в А - твердый раствор А в А

НОВЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НАИЛУЧШИМИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ

Мартенситностареющие стали – Н12К12М10ТЮ, Н12К8М4Г2, Н16К15В9М2, Н18К12М3Т2 и др. Прочность σ_в - до 3500 МПа; σ_0,2 ~ МПа; Относительное удлинение δ ~15-20%; максимальное относительное сужение ψ ~ %; Ударная вязкость KCV ~1,5-3 МДж/м².

Безуглеродистые комплексно легированные сплавы на железной основе, у которых определенное сочетание легирующих элементов обеспечивает формирование в процессе соответствующей термической обработки пластичной матричной фазы мартенсита замещения, армированной дисперсными высокопрочными, равномерно распределенными частицами интерметаллидных фаз. Основа - безуглеродистый железоникелевый мартенсит (20% Ni). Высокая концентрация никеля обеспечивает устойчивость переохлажденного аустенита сталей этого класса, способствует формированию в них при закалке мартенситной структуры, в том числе и при условии замедленного охлаждения. Никель повышает растворимость многих элементов замещения в аустените и уменьшает их растворимость в мартенсите, благодаря чему закалкой можно зафиксировать сильно пересыщенный α-твердый раствор (мартенсит замещения), способный к интенсивному дисперсионному твердению при старении. Дисперсионное твердение железоникелевого мартенсита вызывают титан, бериллий, алюминий, марганец, ванадий, молибден, вольфрам, ниобий, тантал, кремний и другие элементы, характеризующиеся ограниченной растворимостью в α-Fe (рис. слева), причем наибольшее упрочнение при старении (в условиях равной атомной концентрации) обеспечивают те из них (титан, алюминий, бериллий), равновесная концентрация которых в мартенсите минимальна. Никель (а в некоторых сталях и кобальт) способствуют увеличению объемной доли выделяющихся при старении упрочняющих фаз и тем самым повышают эффективность процесса дисперсионного твердения. Положительное влияние кобальта в мартенситно-стареющих сталях обусловлено также формированием в мартенситной матричной фазе при старении упорядоченных областей, являющихся дополнительным фактором упрочнения. Хром в мартенситно-стареющих сталях способствует повышению их коррозионной стойкости и одновременно вызывает дополнительное упрочнение при старении.