Лекция 21 ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ 1. Цветные металлы 2. Термообработка цветных металлов
«Цветные металлы» получили своё название благодаря цвету некоторых представителей этой группы. Медь имеет красный оттенок Лк-21 Магний- серебристо – белый оттенок Золото- желтый оттенок 2 Алюминий - серебристый
Цветные металлы Легкоплавкие: ртуть, цезий, галлий, рубидий, олово, свинец, цинк Тугоплавкие: вольфрам, тантал, молибден, ниобий Благородные: золото, серебро, металлы платиновой Урановые : актиниды Лк-21 Легкие: литий, магний, бериллий, алюминий, титан Редкоземельные (РЗМ) : скандий, иттрий, лантан и лантаниды Щелочные : натрий, калий, литий 3
АЛЮМИНИЕВЫЕ СПЛАВЫ Гомогенизация Рекристаллизационный отжиг Для промежуточной операцией при промежуточной обработке для восстановления пластичности. Температура 300— 500° С выдержка 0, 5— 2 ч. , 4 Лк-21 Нагрев до 450— 520°С выдержка от 4 до 40 ч, охлаждение , вместе с печью или на воздухе. В результате - структура становится более однородной (гомогенной), ↑ пластичность, что улучшает деформацию слитка горячей обработкой давлением.
Отжиг термически упрочненных сплавов для полного снятия упрочнения, полученного после закалки и старения; Нагрев до 350— 450° С, выдержка 1— 2 ч, медленное охлаждение, чтобы обеспечить протекание диффузионных процессов распада твердого раствора и коагуляцию продуктов распада. Лк-21 Cu. Al 2 растворяется, и образуется однофазный твердый -раствор. Быстрым охлаждением (закалка в воде) фиксируется твердый -раствор пересыщенный меди в алюминии. После закалки прочность сплава несколько ↑, а пластичность не изменяется. 5
Старение Лк-21 При 20° С (естественное старение и при 100°С (искусственное ) старение ) в -растворе возникают области (тонкопластинчатой, дискообразной формы), обогащенные атомами меди, названные зонами Гинье—Престона толщиной 5— 10 А и диаметр 40— 100 А. Это сопровождается искажением кристаллической решетки, что приводит к повышению механических свойств сплава. Дальнейшее повышение температуры приводит к коагуляции выделившейся фазы, резкому снижению прочности и повышению пластичности. 6
Возврат. 7 Лк-21 В Al-Cu-сплавах состояние, получившееся после старения, является неустойчивым. Если такой сплав нагреть до 230— 250°С с короткой (30— 120 с) выдержкой, с последующим быстрым охлаждением (в воде), то упрочнение исчезает и сплав по своим свойствам возвращается к свежезакаленному состоянию. Однако после охлаждения естественное старение снова повторяется, и сплав опять упрочняется.
ТИТАНОВЫЕ СПЛАВЫ Рекристаллизационныйотжиг применяют Лк-21 для α-Тiсплавов для снятия наклепа после их холодной обработки давлением. Т - 520 - 850°С в зависимости от химического состава сплава (лег/эл ↑ температуру рекристаллизации) и вида полуфабриката (более низкая температура для листов, более высокая для прутков, штампованных деталей). Отжиг с фазовой перекристаллизацией применяют для (α+β) - сплавов с целью ↓ твердости, ↑ пластичности, ↓ зерна, устранения структурной неоднородности. Применяют простой, изотермический и двойной отжиг; температура нагрева при отжиге 750 -950° С (в зависимости от сплава). 8
При простомотжиге (α+β) – нагрев до температуры отжига, выдерживают и медленно охлаждают. Образующаяся при нагреве β - фаза (иногда с остаточной α-фазой) при медленном охлаждении распадается с выделением α-фазы, в результате чего образуется структура α и β-фаз (рис. а), близкая к равновесной. Лк-21 При изотермическом отжигепосле выдержки при температуре отжига детали охлаждают до 500 -650°С в печи и выдерживают определенное время, необходимое для распада βфазы, и охлаждают на воздухе. ↓ τ отжига, ↑пластичность. При двойном отжиге нагрев до Т°С отжига, выдерживают и охлаждают на воздухе. Затем повторно нагревают до 500650°С и охлаждают на воздухе. ↑σВ при незначительном ↓ пластичности и ↓ τ обработки. Распад β-фазы происходит при охлаждении на воздухе от Т°С 1 -отжига и в процессе 2 -отжига, который в данном случае является старением; образующиеся 9 мелкодисперсные продукты распада упрочняют сплав.
В процессе превращения в Ti-сплавах при быстром охлаждении (закалке) от температур, при которых сплавы имеют структуру устойчивой β–фазы, могут образовываться фазы : α', α", ω и βнест. Фаза ' - пересыщенный твердый раствор лег/эл в -Ti: § Гексагональная кристаллическая решетка искажена; § Игольчатая структура; § Образуется в Ti-сплавах с малой концентрацией лег/эл. Лк-21 Эти фазы образуются из β-фазы в результате бездиффузионного (мартенситного) превращения. Фаза " - пересыщенный твердый раствор лег/эл в -Ti: § Более пересыщена по сравнению с '-фазой; § Образуется в сплавах с большей концентрацией лег/эл; § Кристаллическая решетка - ромбическая. 10
Фаза ω - соединение с искаженной гексагональной кр. решеткой, когерентно связанной с решеткой β-фазы § Игольчатая структура; § При наличии ω-фазы повышается твердость, но резко снижается пластичность. Старение Лк-21 Фаза βнест - пересыщенный твердый раствор на основе β-Тi. Нестабильная β-фаза фиксируется с высокой температуры. Образовавшиеся в результате закалки метастабильные фазы α', α", ω и βнест. при последующем нагреве переходят в более стабильные дисперсные структуры. 11
ТЕРМООБРАБОТКА МЕДНЫХ СПЛАВОВ Деформирование меди сопровождается ↑ ее прочности и ↓ пластичности. Для ↑ пластичности медь подвергают рекристаллизационномуотжигу при 500 – 600 °С, в результате которого пластичность ↑↑↑, а прочность ↓. Микроструктура литой меди полиэдрическая, зернистая. Микроструктура холодно деформированной меди, подвергнутой последующему рекристаллизационному отжигу, такая же, но с наличием двойников. Микроструктура меди (справа - схематическое изображение): а) литая; б) холоднодеформированная, после рекристаллизационного отжига. 12 Лк-21
Т/о латуней. Они подвергаются только рекристаллизационному отжигу при 600 - 700 ° С (для снятия наклепа). Охлаждают латуни при отжиге на воздухе или для ускорения охлаждения и лучшего отделения окалины в воде. Микроструктура литой однофазной латуни имеет дендритное строение. Латунь холодной после обработки давлением и рекристаллизационного отжига, имеет зернистую Микроструктура однофазной латуни (справа - схематическое изображение): а) литая; б) деформированная и отожженная структуру с наличием двойников. 13 Лк-21
Т/о бронз Для выравнивания хим. состава бронзы подвергают. гомогенизации при 700 - 750 ° С с быстрым охлаждением. Для снятия внутренних напряжений отливки отжигают при 550 ° С. Al- бронзыс содержанием Al от 8 до 11%, испытывающие при нагреве и охлаждении фазовую перекристаллизацию, могут подвергаться закалке. В результате ↑ прочность и твердость, но ↓ пластичность. После закалки следует отпуск при 400 - 650 °С в зависимости от требуемых свойств. Бериллиевуюбронзу закаливают в воде от 760 – 780°С; при этом избыточная фаза выделиться не успевает, и после закалки сплав состоит из пересыщенного тв. раствора и обладает небольшой твердостью и прочностью и большой пластичностью. После закалки проводится отпуск (старение) при 300 - 350°С выдержкой 2 часа. 14 Лк-21
Скачать презентацию Лекция 21 ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ 1 Цветные
lk_21_ТХТО_2013.ppt