Диффузионный отжиг (гомогенизация). Основные требования к жаропрочным сплавам. Методы исследования процессов старения Аl–Сu–Мg сплавов, страница 4

Повышение пластичности слитков легированных сталей, алюминиевых и других сплавов уменьшает брак по трещинам при первой операции горячей обработки давлением, позволяет увеличить степень деформации, особенно на первых обжатиях, повысить скорость деформирования, улучшает состояние кромки (уменьшает рванины горячекатаных полос).

Гомогенизация органически входит в операцию нагрева под закалку фасонных отливок. Этот нагрев проводят при таких высоких температурах и длительных выдержках, чтобы в твердый раствор перешло максимально возможное в производственных условиях количество избыточных фаз.

Наиболее заметное и практически очень важное влияние гомогенизационный отжиг оказывает на показатели пластичности, ударную вязкость и усталостные характеристики изделий (прессованных полос, профилей, поковок и др.) поперек волокна, так как избыточные хрупкие фазы вытягиваются вдоль направления главной деформации.

Гомогенизационный отжиг сталей, требующий большого расхода топлива и сопровождающийся значительными потерями металла на окалину, применяют лишь к высококачественным легированным сталям ответственного назначения (температуру отжига выбирают в интервале 1050—1250° С). Из углеродистых сталей только автоматные подвергают гомогенизационному отжигу. Автоматные стали содержат повышенное количество серы, улучшающей обрабатываемость резанием (до 0,2—0,3% вместо обычных 0,04— 0,06%). Сера сильно ликвирует к границам зерен при кристаллизации и вызывает красноломкость при прокатке. Гомогенизационный отжиг при 1150° С устраняет красноломкость автоматной стали. Слитки большинства деформируемых алюминиевых сплавов подвергают гомогенизационному отжигу для улучшения обрабатываемости давлением и повышения механических свойств полуфабрикатов. Температуру отжига, обычно находящуюся в интервале 450—550° С, выбирают в зависимости от марки сплава и вида полуфабрикатов.

Слитки деформируемых магниевых сплавов гомогенизируют при 390—405° С с той же целью, что и слитки алюминиевых сплавов. Часто гомогенизацию совмещают с операцией нагрева слитков перед обработкой давлением, увеличивая выдержку в печи.

Если гомогенизационный отжиг позволяет существенно увеличить скорость обработки давлением, например прессования, то затраты на его проведение всегда с лихвой окупаются, так как повышается производительность дорогих и сложных прессов.

2. Основные требования к жаропрочным сплавам.

Жаропрочные сплавы в основном базируются на трех переходных металлах: Fe, Со и Ni. Менее распространены сплавы на основе Ti и тугоплавких металлов: Сг, Мо, W, Nb. Внедрение таких сплавов тормозится их высоким порогом хладноломкости и чрезвычайно низкой стойкостью к газовой коррозии (Мо, W). Титан и железо претерпевают аллотропические превращения, и хотя соответствующим легированием можно стабилизировать в них ту или иную структуру, жаропрочных материалов, работающих выше 750 °С, на их основе не создано и создать, вероятно, не удастся. В этом смысле более предпочтительны в качестве основы металлы, не претерпевающие аллотропических превращений. Именно на базе такого металла, как никель, и созданы наиболее жаропрочные материалы, имеющие высокий комплекс технологических и служебных свойств.

Жаропрочные материалы должны отвечать многим требованиям:

а) обладать максимально возможным  пределом длительной прочности или ползучести;

б) иметь необходимые характеристики пластичности (δ,ψ) и ударной вязкости (КСU, КСV) и сопротивления разрушению в исходном состоянии и на протяжении всего срока службы при климатических и рабочих температурах;

в) в интервале температур от комнатной до рабочей не должны охрупчиваться;

г) должны обладать малой чувствительностью к концентраторам напряжений при всех температурах эксплуатации в исходном состоянии и в конце срока службы;

д) усталостная прочность материалов при рабочих температурах  должна  обеспечивать заданный ресурс работы;

е) материал должен обладать высокой стойкостью к газовой коррозии;