Механизм влияния водорода на кристаллизацию и процессы при термической обработке

Страницы работы

101 страница (Word-файл)

Содержание работы

ГЛАВА 3 МЕХАНИЗМ ВЛИЯНИЯ ВОДОРОДА НА КРИСТАЛЛИЗАЦИЮ И ПРОЦЕССЫ ПРИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

3.1 Механизм влияния водорода на образование выделений промежуточным фаз при кристаллизации

Количество, форма и характер распределения выделений промежуточных фаз определяют различные свойства алюминиевых сплавов. Для литого состояния это справедливо в первую очередь, так как именно свойства слитков и отливок обусловливают необходимость проведения всех возможных последующих видов обработки.

Если выделений очень много, то обработка слитков давлением невозможна из-за высокой хрупкости. Именно это ограничивает возможность применения высоколегированных сплавов, свойства которых могут быть заманчивыми для производства различных конструкций. В связи с этим следует обратить особое внимание на формирование выделений промежуточных фаз с целью выяснения возможностей регулирования их влияния на свойства применяемых ныне сплавов, а также для разработки сплавов с повышенным содержанием легирующих документов, которые в настоящее время не могут быть использованы из-за высокой хрупкости.

При изучение и процесса разрушения литых сплавов можно легко убедиться в преимущественном зарождении и распространении трещин по выделениям промежуточных фаз (рис. 3.1, 3.2). В некоторых случаях выделения служат инициаторами образования участков скола (рис.3.3). Систематическое изучение микроструктуры сплавов позволило установить, что выделения промежуточных фаз образуются между осями дендритов, центральные части которые обеднены легирующим элементом. На рис.3.4 представлена микроструктура широко применяемых в промышленности сплавов АМг11 и АМ5, которые при термической обработке могут гомогенизированы. Видно, что фазы Al3Mg2 и CuMgAl2 расположены между осями дендритов, т.е. являются результатом ликвации. Тот же характер распределения фаз свойственен сплавам с более высоким содержанием легирующей добавки. Например, на рис.3.5 показана микроструктура сплава Al-20%Mg, который согласно диаграмме Al - Mg не может быть гомогенизирован и в связи с высокой хрупкостью в настоящее время не применяется. Интересной особенностью таких сплавов является отсутствие выделений фаз около пор, образующихся, как известно, в связи с молизацией водорода. Более отчетливо это обнаруживается при поверхностном высокотемпературном окислении шлифов.

На рис.3.6 видно, что около пор существуют зоны, где окисление не происходит. Указанное является важным для понимания особенностей образования фаз при кристаллизации, поскольку позволяет отметить первую особенность влияния водорода


а

б

в

Рисунок 3.1 –  Различные стадии распространения трещины по выделениям Al3Mg2 в литом сплаве Al-11% Mg:

а, б - начало разрушения; в, г – продолжение разрушения    ×260


г

д

е

Продолжение рисунка 3.1 д, е - конец разрушения    ×260


а

б

в

Рисунок 3.2 –  Распространение трещины по первичным выделениям при разрушении литого сплава АМг10    ×750


Рисунок 3.3 –  Участки скола по выделениям Al3Ti в закаленном сплаве АМг10    ×1200

Рисунок 3.5 – Микроструктура литого сплава Al - 20% Mg    ×110


а

б

в

г

Рисунок 3.4 – Микроструктура литых сплавов АМг10 (а, б) и АМ5 (в, г)    ×260


на формирование структуры литого сплава.

Изучение сплавов, где взаимодействие алюминия с легирующим элементом происходит по перитектическому типу, позволяет установить, что выделения промежуточных фаз расположены без соответствия с конфигурацией дендритов, но часто они обнаруживаются в центре зерна. На рис.3.7 показана микроструктура сплава Аl - 0,1% Ti, Можно заметить, что интенсивное наводороживание расплава позволяет получить выделения фазы Al3Ti, тогда как без обработки расплава они в структуре не обнаруживаются.

Для более убедительного доказательства активного участия водорода в образовании выделений промежуточных фаз было принято несколько способов изменения содержания водорода.

Прежде всего обработка расплава проводилась гидридами лития и кислорода. Было установлено, что несмотря на различия во взаимодействии легирующего элемента с алюминием (эвтектический или перитектический тип диаграммы состояния) наводороживание расплава приводит к увеличению содержания водорода (на 20-40%) и количества выделений промежуточных фаз как в техническом алюминии А7, так и в сплавах А1-1%Со, Al-l%Ni, Al-l%Cu, Al-1%Fe, Al-1%Si (рис.3.8.-3.12). Во всех этих сплавах выделения фаз расположены между осями дендритов алюминиевого твердого раствора.

В сплавах Al-Si с увеличением содержания кремния до 3 и 7 мас.% наводороживание расплава приводит к появлению первичных кристаллов кремния, т.е. к образованию структуры, которая характерна для заэвтектических силуминов (рис.3.13.-3.14.).

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Конспекты лекций
Размер файла:
55 Mb
Скачали:
0