|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Старение металлов | Старение металлов (далее С) изменение механических, физических и свойств металлов и сплавов, обусловленное термодинамической неравновесностью исходного состояния и постепенным приближением структуры к равновесному состоянию в условиях достаточной диффузной подвижности При быстром охлаждении от высоких температур (при закалке или после и горячей пластической деформации) металлы и сплавы полностью или частично сохраняют структуру, характерную для высокотемпературного состояния. В чистых металлах неравномерность этой структуры состоит в избыточной (для низких температур) концентрации вакансий и наличии др. дефектов структуры. В сплавах неравновесность структуры может быть связана с сохранением фаз, неустойчивых при низких температурах. Наиболее важно старение сплавов, обусловленное процессами распада пересыщенного твердого раствора. Состояние пересыщения твердого раствора возникает после охлаждения сплавов от высоких температур, поскольку обычно с повышением температуры растворимость примесей (или специально вводимых легирующих элементов) растет.
Имеется большое число сплавов, для которых старение проводится как специальная операция термической обработки и обеспечивает получение комплекса важных механических или физических свойств. Старение, или "дисперсионное твердение", - основной способ упрочняющей термическую обработки сплавов на основе (см. Алюминиевые сплавы), , , . Кроме высокой прочности, стареющие сплавы могут приобретать и др. ценные свойства, например высокую коэрцитивную силу.
При достаточно большой степени пересыщения твердый раствор оказывается полностью нестабильным и его расслоение идет во всей массе материала с образованием сначала неоднородного твердого раствора с непрерывно меняющимся составом, а затем периодически расположенных частиц с четкими границами раздела. Распад такого типа называется спинодальным и наблюдается в ряде технически важных сплавов (сплавы для постоянных типа кунифе). Более общим для стареющих сплавов является метастабильное состояние твердого раствора, распад которого должен идти путем образования и роста зародышей новой фазы, а процесс зарождения требует преодоления энергетического барьера. Этот барьер оказывается существенно пониженным при образовании когерентных частиц, т. е. частиц, у которых решетка упруго сопряжена с решеткой исходного твердого раствора. При сравнительно низких температурах распад твердых растворов часто останавливается на стадии образования зон - весьма дисперсных областей, обогащенных избыточным компонентом и сохраняющих структуру исходного раствора, впервые обнаруженных по эффектам диффузного рассеяния рентгеновских лучей (зоны Гинье - Престона). С помощью электронной микроскопии зоны Гинье - Престона наблюдали в сплавах - в виде сферических частиц диаметром ~10Å , в сплавах - - в виде пластин толщиной порядка периодов решетки (<10Å). Образование зон характерно для т. н. естественного старения, которое протекает при комнатных температурах в случае сплавов на основе , а также низкоуглеродистой стали или технического где имеется твердый раствор (феррит), пересыщенный или В некоторых случаях зоны можно рассматривать как зародыши фазы выделения.
Понятию "естественное старение" противопоставляется "искусственное старение", которое в случае сплавов (исторически первых материалов, упрочняемых старением) проводилось при повышенных температурах (выше 100°С); в современной литературе вместо этих терминов чаще используются термины "низкотемпературное старение" и "высокотемпературное старение". В связи с различиями процесса распада в разных температурных интервалах для некоторых сплавов оптимальный комплекс свойств достигается после сложного старения в определенной последовательности при низкой и при более высокой температурах.
Различают 2 основных механизма распада пересыщенного твердого раствора: непрерывный, который идет путем образования и роста отдельных зародышей - частиц фазы, содержащей избыточный компонент твердого раствора, и прерывистый (или ячеистый), при котором возникают и растут ячейки или колонии, состоящие обычно из равновесных фаз - новой фазы, обогащенной избыточным компонентом, и обедненного (равновесного) твердого раствора. В первом случае частицы образуются по всему объему и их рост сопровождается постепенным и непрерывным обеднением матричного твердого раствора. Во втором случае происходит движение границы раздела колония - непревращенная область твердого раствора. Колонии имеют обычно пластинчатое строение, зарождаются на границе зерна, и их движущийся фронт представляет собой подвижную высокоугловую границу с зерном исходного твердого раствора.
При распаде твердых растворов в условиях высокой концентрации дефектов строения (дислокаций и др.), которые создаются предварит. сильной холодной деформацией, получают особенно высокие значения прочности (см. Термомеханическая обработка металлов). Процессы распада твердых растворов могут приводить и к нежелательным изменениям свойств сплавов, например к ухудшению пластичности и охрупчиванию низкоуглеродистой котельной стали, к увеличению коэрцитивной силы и потерь на перемагничивание электротехнического Некоторые сплавы склонны к т. н. "деформационному старению". Сравнительно слабая холодная пластическая деформация, сама по себе не очень сильно меняющая свойства материала, существенно ускоряет процессы размежевания компонентов твердого раствора, которые приводят к образованию сегрегатов (а затем выделений) возле дислокаций. Этот суммарный эффект деформации и старения ("деформационное старение") резко ухудшает вязкость и пластичность сплавов, что особенно нежелательно для материалов, подвергаемых глубокой штамповке (например, листовая сталь для автомобилестроения). Специальным легированием и термической обработкой можно существенно снизить вредные эффекты старения.
Лит.: Скаков Ю. А., Старение металлических сплавов, в сборнике: Металловедение (Материалы симпозиума), М., 1971; Захарова М. И., структура и свойства металлов и сплавов, М., 1972; Новиков И. И., Теория термической обработки металлов, М., 1974: Тяпкин Ю. Д., Гаврилова А. В., Старение сплавов, в сборнике: Итоги науки и техники. Серия Металловедение и термическая обработка металлов, т. 8, М., 1974.
Ю. А. Скаков.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
