Выбор режима старения

Естественное – проходящее при комнатной температуре; искусственное - требует нагрева до определенной температуры.

В большинстве стареющих сплавов вылеживание при комнатной температуре не дает такого изменения свойств, чтобы его можно было бы практически использовать. Механические свойства закаленных медных, никелевых ит многих других сплавов вообще не изменяются при комнатной температуре, т.к. активность диффузионных процессов ничтожна. У большинства сплавов при естественном старении образуются только кластеры. В тоже время искусственное старение может создать любую структуру, включая образование промежуточных фаз и фаз полностью стабильных при перестаривании.

При выборе оптимального режима старения часто исходят из требования максимальной прочности. Но для многих сплавов критерием оптимального режима старения служит сочетание разных свойств.

В зависимости от режима, структурных изменений и получаемого комплекса механических свойств искусственное старение можно подразделить на полное, неполное, перестаривание и стабилизирующее старение.

Полное – проводят при такой температуре и продолжительности, при которой получают максимальную прочность. При таком старении предел текучести повышается сильнее, чем предел прочности.

Неполное – более короткая выдержка или более низкая температура, чтобы повысить прочность при сохранении достаточной пластичности.

Перестаривание – старение при более высокой температуре или большей выдержке, чем полное с целью получить сочетание повышенной прочности, пластичности, коррозионной стойкости, электропроводности и других свойств. По сравнению с неполным старением перестаривание при той же прочности обеспечивает б о льшую степень распада твердого раствора и укрупнение выделений, что часто позволяет добиться требуемого комплекса разнообразных свойств.

Стабилизирующее старение – это разновидность перестаривания, целью которого является стабилизация свойств и размеров изделия.

Режим старения необходимо выбирать с учетом температуры закалки, т.к.с повышением температуры закалки растет число закалочных вакансий, которые, в свою очередь, будут облегчать прохождение диффузионных процессов при старении.

Интересен вариант старения без предварительной закалки при ускоренном охлаждении в процессе кристаллизации или температуры пластической деформации. При таком охлаждении будет так же повышенная концентрация вакансий. Упрочнение в этом случае не достигает своего максимального уровня, но экономическая выгодность такого процесса очевидна и для ряда деталей может быть целесообразной.

Скорость охлаждения после старения не имеет значения.

Ступенчатое старение – с выдержкой сначала при одной, а затем при другой температуре. Как правило, температуру первой ступени выбирают ниже, чем второй. Цель – создать как можно большее число центров выделений на низкотемпературной ступени, когда пересыщеность твердого раствора велика, а затем на высокотемпературной ступени получить необходимую степень распада и оптимальный размер выделений. В результате этого достигается более высокая плотность и равномерность выделений.

В производственных условиях изделия не всегда сразу после закалки могут быть подвергнуты искусственному старению. Т.е., между закалкой и искусственным старением неизбежен перерыв, иногда весьма длительный. Это фактически делает старение двухступенчатым. В зависимости от состава сплава и решаемых задач этот перерыв может быть как полезным, так и вредным.

Интересным является явление возврата после старения. Оно было открыто на дуралюмине. Если естественно состаренный дуралюмин нагреть до температуры ~250⁰С, выдержать 20-60 сек и быстро охладить, то его свойства возвращаются к значениям характерным для свежезакаленного состояния.

Суть явления: зоны ГП, возникшие при естественном старении, при нагреве выше их сольвуса (выше температуры ГП, но ниже температуры a-фазы), растворяются, метастабильные фазы из-за короткой выдержки не успевают образоваться, и быстрое охлаждение фиксирует пересыщенный раствор (температура на возврат – 250 С, а на закалку – около 500 С).

После обработки на возврат дуралюмин, как и после обычной закалки, способен упрочняться при естественном старении. Повторная обработка на возврат его снова разупрочняет.