Закалка без полиморфного превращения

Закалка без полиморфного превращения возможна во всех слу­чаях, когда содержание легирующего элемента в сплаве больше придельной растворимости его при комнатной температуре и когда рас­творимость его увеличивается при повышении температуры.

Рассмотрим систему с ограниченной растворимостью компонента В в компоненте А (рис. 1).

Сплав состава Со при комнатной температуре состоит не двух фaз α и β. При нагревании до Т₀ β - фаза растворяется в α - фазе» и выше Т₀ сплав представляет собой однофазный твердый раствор α. При обратном медленном охлаждении β – фаза выделяется из α - фазы, в которой растворимость компонента В уменьшается в соответствии с ходом сольвуса α А.

Рис. 16-1. Схема к объяснению закалки без полиморфного

превращения

Этот процесс связан с диффузионным перераспределением компо­нентов в сплаве. При достаточно быстром охлаждении диффузионное перераспределение, необходимое для зарождения и роста кристаллов β фазы успевает пройти и β - фазы не выделяется из α - раствора.

Таким образом, если сплав состава С₀ нагреть до температуры Т _зак (выше T₀) и ускоренно охладить, он при комнатной температуре будет состоять не одной α - фазы, как и при температуре нагрева.

Такая термообработка, при которой при комнатной температуре фиксируется состояние сплава, свойственное более высокой темпера­туре, называется закалкой без полиморфного превращения.

При температуре нагрева под закалку в рассматриваемом сплаве твердый раствор ненасыщенный, а при комнатной температуре он пересыщенный, так как предельная растворимость компонента β в компоненте А меньше С₀ и определяется точкой α.

Следовательно, при закалке без полиморфного превращения образуется метастабильный, т.е. неустойчивый пересыщенный твердый раствор, склонный к распаду путем выделения β- фазы. Основной задачей закалки без полиморфного превращения является подготовка к этому распаду, т.е. старению.

Температура нагрева под закалку выбирается таким образом, чтобы обеспечить максимально возможное растворение избыточных фаз в основном твердом растворе. Сплавы, содержащие компонент А больше, чем в точке " α ", но меньше, чем в точке " а ", нагревается до температур выше линии сольвус, но так, чтобы не началось плавление, т.е. температура должна быть ниже солидуса сплава. Сплавы же, содержащие компонент В больше ₍ чем в точке " а " (сплав С₁ ), нагреваются под закалку по возможности ближе к эвтектической температуре, лишь бы не допустить начала оплав­ления эвтектической составляющей по границам зерен.

Таким образом, интервал закалочных температур очень узок, иногда он колеблется в пределах + 5° (например, для дуралюмина марки Д16 температура закалки может колебаться от 495 до 505°С), при этом верхняя граница может быть всего на 3-6° ниже солидуса.

Скорость охлаждения при закалке должна быть достаточной, чтобы предотвратить выделение β фазы из пересыщенного твер­дого раствора α в процессе закалки.