Механизм влияния водорода на кристаллизацию и процессы при термической обработке, страница 26

Водород, имеющийся или специально веденный в сплавы с помощью различных воздействий на шихту, расплав или кристаллизацию, при нагреве в интервале 200 - 300°С взаимодействует с основой (алюминием) и образует комплексы (стадия предвыделения). В последующем к этим комплексам протекает направленная диффузия других компонентов алюминия или сплавов, что приводит к началу роста зародыша. При образовании поверхности зародыша создается поле упругого искажения кристаллической: решетки. Это, в свою очередь, ускоряет диффузию водорода, что образует его направленный поток в места наибольшего уровня растягивавших напряжений [169]. Ушедший на образование продуктов распада водород не может быть определен методами, которые не предусматривают плавление. Увеличение содержания водорода в сплавах ускоряет распад и обусловленное им охрупчивание за счет образования хрупких выделений по границам зерен. Эти выделения легки, поскольку в своем составе содержат водород, уменьшающий их плотность.

Справедливость такого механизма подтверждается большим количеством приведенного фактического материала по регулированию распада и хрупкости. Важнейшим обстоятельством в данном случае является протекание охрупчивания даже чистого алюминия А99 при введении в него водорода. Видимо, электролитическое наводороживание обеспечивает необходимое количество водорода, который, взаимодействуя с примесями алюминия, образует продукты, снижающие пластичность.

Реализацию положений по водородной хрупкости второго вида, развивающейся в интервале 200-400°С, следует провести двумя путями. Во-первых, можно подойти к решению вопросов о правильном запуске материалов для изготовления изделий, от которых требуется нужное поведение при эксплуатации. В связи с этим приобретает актуальность установление каких-либо закономерностей изменения свойств, обусловленных присутствием водорода и изыскание методов предварительной оценки склонности сплавов к развитию нежелательных процессов, В развитие изложенного было проведено дополнительное изучение закономерностей изменения пластичности сложнолегированных промышленных сплавов и установлена связь между ней и некоторыми служебными свойствами. Для этого применялись сплавы АМгб, Д1, Д16, АК9ч, АК6, АМг10Л, АВ, АМ5, В93, В95, АК12 и АК7ч.

Рисунок 3.53 – Изменение содержания водорода в алюминии:

1.  Электролитическое наводороживание

2.  обычного приготовления

3.  наводороживание расплава

Рисунок 3.54 Изменение содержания водорода в алюминиевых сплавах:

1 Al - 11%Zn; 2 Аl - 9%Mg(закаленный); 3 Al - 4%Cu (закаленный); 4 Аl - 11%Si

В литом и закаленном состояниях образцы нагревали при 80-100⁰ и далее через 50° до 500°С. В случае развития пережога при этой температуре нагрев проводили до 450°С. После выдержки 10 ч образцы охлаждали на воздухе. Для выяснения характера влияния предварительного нагрева под закалку на развитие процессов при нагреве в интервале 20 - 500°С проводили выдержки при температуре закалки от 1 до 12 ч. Установлено, что здесь также характерным для всех изучавшихся сплавов является понижение прочности и особенно пластичности после нагрева в интервале 200 - 400°С. Минимальные значения пластичности определяются после нагрева при 200 – 300⁰С, Нагрев при температурах выше 300°С приводит к восстановлению пластичности.

Изучение микроструктуры сплавов позволяет установить, что после нагрева в интервале охрупчивания резко увеличивается количество продуктов распада твердого раствора.

На основании полученных данных о постоянстве температурного интервала охрупчивания и отсутствия его связи с переходом сплавов в однофазное состояние здесь также установлена зависимость указанного от содержания водорода. Так, предварительный нагрев сплавов выше 300°С, уменьшающий содержание водорода, может привести к ослаблению хрупкости при выдержке в интервале 200 - 300°С. Например, старение деформированного сплава АВ существенно зависит от времени выдержки при закалочной температуре (табл. 3.31), Видно, что выдержка в течение 6-9 ч, исключает охрупчивание при последующем нагреве закаленного сплава при 250 -300°С. Определение содержания водорода показало, что оно снизилось с 0,8 см³/100г (выдержка 1 ч) до 0,43-0,48 см³/100г.