Механизм влияния водорода на кристаллизацию и процессы при термической обработке, страница 22

а                                                                    б

Рисунок 3.44 – Микроструктура сплава Аl- 17% Mg , приготовленного обычным способом (а) и с наводороживанием расплава (б) после нагрева при 435 °С в течение 8 ч   х110

а                                                                    б

Рисунок 3.45 – Микроструктура сплава Аl- 20% Mg , приготовленного обычным способом (а) и с наводороживанием расплава (б) после нагрева при 435 °С в течение 8 ч   х110

Если свойства литых и термообработанных сплавов регулируются водородом, то следует ожидать зависимость изменения их от состава внешней среды, в которой проводится нагрев. Справедливость такого положения становиться очевидной, если внешняя среда будет содержать в своем составе различное количество кислорода, что окажет влияние на количество и распределение водорода внутри металла. Если же внешняя среда будет содержать повышенные количества кислорода, то также следует ожидать изменения свойств при нагреве, так как согласно механизму, разработанному У.Эвансом [163], на поведение водорода внутри металла сильное влияние оказывает кислород внешней среды.

Таким образом, реакция сплавов на среду нагрева покажет справедливость изложенного с ведущей роли водорода в развитии процесса гомогенизации. С этой целью был разработан способ термической обработки алюминиевых сплавов, включающий нагрев до температуры гомогенизации, выдержку, закалку, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени обработки, нагрев и выдержку проводят в среде предварительно нагретых окислов, например Al₂O₃, Fe₂O₃, Сr₂O₃. Этот способ был опробован на различных алюминиевых сплавах и в табл.3.26-3.28 в качестве примера приведены данные по сплавам АК5, АМг10Л и АМг11.

Их приготовление осуществлялось согласно принятой технологии. Образцы загружали в контейнер с предварительно прогретым окислом и нагревали до температуры гомогенизации. По окончании выдержки проводили закалку в горячую воду. Оценку эффективности применения предлагаемого способа осуществляли по результатам механических испытаний и металлографического анализа.

Полученные результаты показывают, что нагрев в среде, имеющей в своем составе кислород - в данном случае окислы [164], ускоряет диффузию водорода внутри металла, что приводит к нарушению устойчивости промежуточных фаз. Фаза распадается и под действием температуры ее компоненты равномерно распределяются в объеме металла. Следовательно, в результате влияния окружающей среды ускоряются диффузионные процессы и сплав за более короткое время приходит к гомогенному состоянию. Это подтверждается данными количественного анализа фаз, проведенного на автоматическом структурном анализаторе "EPIQUANT". Установлено, что количество фазы в сплаве АМ5 гомогенизированном в течение 10 ч на воздухе, составляет 16,2%, а после нагрева в среде Аl₂O₃ в течение 2 ч, - всего 2,8%. Таким образом, уже за 2 ч, нагрева в среде количество фазы уменьшается настолько, что дальнейший нагрев с целью гомогенизации нецелесообразен. Аналогичные данные получены при фазовом анализе других сплавов. Так в сплаве АМг11 после нагрева на воздухе в течение 8 ч, количество фазы составило 20,3%, а после нагрева в среде Fe₂O₃ за это же время - 5,3%. Для сплава АМг11 количество фазы составляет 23,4% после нагрева на воздухе в течение 20 ч, а после нагрева в среде Сr₂O₃, в течение 12 ч, - 18,2%.

Таблица 3.26

Влияние среды нагрева на механические свойства сплава АМ5

Таблица 3.27

Влияние среды нагрева на механические свойства сплава АМг11