Влияние дорекристаллизационного отжига на свойства латуни » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Влияние дорекристаллизационного отжига на свойства латуни

13.06.2021

Изменение свойств деформированных однофазных латуней с 15—30% Zn после отжига при 200—250° С примерно одинаково. С увеличением продолжительности отжига возрастают предел и модуль упругости, которые по достижении максимума с большей или меньшей скоростью снижаются (рис. 278).

Как показано в работе Л.М. Буткевича, повышение упрочнения в результате отжига оказывается значительным в том случае, когда направление деформирования при испытании противоположно направлению предшествующей деформации, и сравнительно небольшим, если эти направления совпадают.

Абсолютная величина прироста предела упругости при отжиге латуни тем выше, чем больше концентрация цинка и степень предшествующей деформации (табл. 57).
Влияние дорекристаллизационного отжига на свойства латуни

Независимо от концентрации, наивысший предел упругости латуни, деформированной на 60%, достигается после отжига при 200° С. Для латуней Л70 и Л80 продолжительность отжига должна составлять 1 ч, а для Л85 30 мин.

Максимумы модуля и предела упругости достигаются тем быстрее, чем выше температура отжига. Это свидетельствует о том, что в основе возрастания этих свойств при отжиге лежат термические активируемые и одновременно протекающие процессы изменения состояния сплавов. К их числу относятся:

1) снятие зональных напряжений в результате термически активируемого сдвига;

2) перераспределение дислокаций, о чем свидетельствует изменение интенсивности текстурных максимумов и их рассеяния (рис. 279);

3) интенсивное образование атмосфер Сузуки на дефектах укладки, значительная часть которых находится в микродвойниках;

4) уменьшение степени проявления эффекта Баушингера, что объясняется, по мнению Л.М. Буткевича, блокированием дислокаций атмосферами, восстановлением ближнего порядка в полосах скольжения, релаксацией напряжений за счет всплытия дислокаций и активации скольжения в соседних зернах.


Известно, что снятие зональных напряжений способствует росту предела упругости. Однако в прокатанной латуни типа Л70 (лента) зональные напряжения, даже на поверхности, очень невелики (~20 Мн/м2, или 2 кГ/мм2). Поэтому, хотя после отжига при 200° С их величина и распределение изменяются, они не могут заметно сказаться на росте предела упругости (рис. 280). Прирост предела упругости при отжиге тем больше, чем выше содержание цинка в латуни (табл. 57), хотя величина зональных напряжений после прокатки и скорость их релаксации при нагреве практически одинаковы. Отсюда следует, что рост предела упругости при низкотемпературном отжиге связан с глубокими изменениями состояния сплава. Прежде всего, при нагреве происходит процесс перераспределения дислокаций, проявляющийся в переходе от анизотропии предела упругости к практически полной его изотропии. О возможности перераспределения дислокаций также свидетельствует отмеченное выше уменьшение величины зональных напряжений как результат термически активируемого сдвига (т. е. за счет перераспределения дислокаций).

Данные об изменении интенсивности и рассеяния текстурных максимумов (рис. 279) в результате отжига при 200° С деформированной латуни также свидетельствуют о перераспределении дефектов по отражающим плоскостям, плотность которых, судя по уменьшению ширины дифракционных линий, убывает (с 26*10в-2 до 2,47*10в-2 рад).

Помимо изменений тонкой структуры, при отжиге происходят сложные процессы, связанные с диффузионными перемещениями атомов. Об этих перемещениях можно судить, например по изменению удельного электрического сопротивления (см. рис. 278).

В результате низкотемпературного отжига в а-латуни восстанавливается ближний порядок и образуются сегрегации различной природы, в первую очередь, сегрегации Сузуки. Об образовании сегрегаций по границам зерен свидетельствуют результаты рентгеноструктурных и электронномикроскопических исследований и, кроме того, косвенные данные об уменьшении степени упрочнения при отжиге с ростом зерна.

Однако, по-видимому, основную роль в упрочнении играют сегрегации атомов цинка в дефектах укладки. В этих сегрегациях Сузуки можно ожидать образования локального дальнего порядка подобно тому, как это установлено для нихрома.

По данным, твердость при отжиге а-латуни растет сильнее у границ зерна. По-видимому, при деформации большее число дефектов укладки образуется в зоне границ зерен и соответственно влияние сегрегаций Сузуки здесь заметнее.

Определенную роль при этом играет и перераспределение дефектов деформационного происхождения при отжиге. Анизотропия упрочнения латуни в процессе деформации и отжига была установлена в работах.

Упрочнение а-латуни вследствие процессов полигонизации и образования сегрегаций не обеспечивает высокой прочности блокировки дислокаций. Это выявляется при определении твердости (рис. 278). Дислокации в условиях значительных деформаций отрываются от сегрегаций и «проходят» через области, обедненные цинком. Поэтому прирост твердости и прочности в результате отжига при 200—250° С весьма невелик, а прирост предела упругости значительно более высокий, поскольку деформации, возникающие при измерении этой характеристики, недостаточны для преодоления дислокациями имеющихся препятствий, в частности для отрыва от сегрегаций. О сравнительно невысокой прочности закрепления дислокаций в результате низкотемпературного отжига свидетельствует и тот факт, что в холоднотянутой проволоке из латуни Л70 после отжига при 200° С, 30 мин предел упругости при кручении (т0,0012) в результате дополнительного растяжения на 1—2%, снизился почти в семь раз от 98 до 12 Мн/м2 (от 10,0 до 1,45 кГ/мм2). После повторного отжига при 200° С продолжительностью 30. мин было восстановлено исходное значение предела упругости, т. е. 98 Мн/м (10 кГ/мм2). Этот эффект разупрочнения, носящий обратимый характер, очень напоминает изменения, наблюдающиеся на чистых металлах (никель).


В связи с описанным выше эффектом разупрочнения латуни после предшествующей холодной пластической деформации и низкотемпературного отжига, естественно, возникает вопрос о стабильности упругих свойств пружин из этого металла после такой обработки. Если пружины будут работать при напряжениях, не превышающих или слабо превышающих предел упругости, то эффект разупрочнения проявляться не будет и, следовательно, и их стойкость будет выше, чем после деформации (рис. 281 и табл. 58). При высоких напряжениях, возникающих при перегрузках, может произойти разупрочнение пружин и поэтому их несущая способность может оказаться даже ниже, чем после одной деформации.

Низкотемпературный отжиг сильно повышает релаксационную устойчивость латуни при нормальных температурах и при нагреве (табл. 59), что связано с повышением сопротивления малым пластическим деформациям, а также с общим ростом термодинамической устойчивости сплавов.

Анализ данных табл. 58 показывают, что с ростом содержания цинка растет релаксационная стойкость латуни и в деформированном состоянии и после отжига, создающего заметное увеличение стойкости.

Таким образом, целесообразно назначать отжиг для упругих элементов, у которых, однако, исключены случайные перегрузки, когда напряжения заметно превосходят предел упругости.

Данные работы показывают (см. табл. 56), что низкотемпературный отжиг сильно снижает прямое и обратное упругое последействие при одинаковых напряжениях — ниже меньшего из двух значений предела упругости. Если же начальное напряжение назначить равным соответствующим значениям предела упругости, прямое упругое последействие после отжига оказывается даже несколько выше, чем при испытании деформированных образцов. Обратное упругое последействие в этих же условиях испытания после отжига несколько ниже.

Таким образом, использование отжига для снижения упругого последействия имеет практическую ценность лишь в том случае, если оставить рабочие напряжения на уровне принятых для деформированной латуни, не поднимая их до уровня предела упругости латуни после отжига.

Указанная выше малая стабильность упрочненного состояния латуней после деформации и низкотемпературного отжига, как отмечается в работе, возможно, связана с недостаточно полным протеканием диффузионных процессов, ведущих к образованию сегрегаций Сузуки. С целью повышения стабильности упрочнения авторы работы предложили отжигать пружины из латуни в упруго-напряженном состоянии, поскольку при этом ускорятся диффузионные процессы в сплаве. О целесообразности этого метода отжига свидетельствуют данные измерений величины деформации ползучести (табл. 60). Значения прямого и обратного упругого последействия при этом, однако, изменяются мало. В результате отжига в упруго-напряженном состоянии должна увеличиться релаксационная стойкость, так как небольшая деформация при нагреве существенно снижает величину релаксации напряжений. В настоящее время отжиг в упруго-напряженном состоянии применяется для трубчатых пружин манометров из латуни Л62.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: