Отжиг алюминиевой бронзы » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Отжиг алюминиевой бронзы

13.06.2021

Низкотемпературный отжиг деформированной алюминиевой бронзы с 7% Al (Бр. А7) сильно повышает ее свойства (рис. 289) как пружинного материала.

Прирост предела упругости в результате отжига тем больше, чем выше степень предшествующей деформации. При этом после малых обжатий, когда деформация резко неоднородна, прирост предела упругости на образцах, вырезанных в разных направлениях, различен, а после больших обжатий (—80%), когда дислокации распределяются по многим системам скольжения, этот прирост на указанных образцах становится одинаковым.
Отжиг алюминиевой бронзы

В результате отжига резко снижается также прямое и обратное упругое последействия. Так, при равных напряжениях — ниже самого низкого из двух значений предела упругости 245 Мн/м2 (25 кГ/мм2) — прямое упругое последействие в результате отжига снизилось почти в 40 раз по сравнению с деформированным состоянием, а обратное — в 4 раза. При напряжениях, равных соответствующим значениям предела упругости бронзы, величины прямого и обратного упругого последействия оказываются практически одинаковыми.

Упрочнение алюминиевой бронзы при отжиге отличается от упрочнения латуни и оловянной бронзы более значительным влиянием диффузионных перемещений атомов второго компонента. В связи с этим с ростом концентрации алюминия резко увеличивается упрочнение при отжиге. Так, предел упругости (о0,005) деформированных сплавов (обжатие 50%) увеличивается в результате отжига при 280° С, 30 мин, следующим образом: при 1 % Al — на 39 Мн/м2 (4 кГ/мм2), при 5% Al — на 156 Мн/м2 (16 кГ/мм2) и при 7% Al — на 284 Мн/м2 (29 кГ/мм2). Этот вывод не согласуется с данными работы Като, в которой утверждается, что упрочнение при отжиге алюминиевой бронзы не зависит от содержания алюминия.

Согласно, при отжиге деформированной алюминиевой бронзы происходит восходящая диффузия, приводящая к обогащению алюминием определенных областей кристаллической решетки (по данным работы, в них может наблюдаться даже выделение избыточной фазы).

Кроме того, в сплавах Cu-Al в области однородных твердых растворов происходит превращение порядок — беспорядок.

Процессы упорядочения в недеформированном сплаве вызывают лишь очень небольшое упрочнение по сравнению со сплавом после деформации. По данным Като, упрочнение деформированного монокристалла при отжиге значительно меньше, чем поликристалла. Это свидетельствует о влиянии тонкой структуры, которая в деформированных поликристаллах отличается от структуры в монокристаллах.

В процессе наклепа в сплавах медь — алюминий, согласно исследованиям В. Е. Панина, образуется большое число микродвойников, в которых находится много дефектов укладки, поскольку алюминий, как известно, снижает энергию этих дефектов.

На рис. 290 представлены электронномикроскопические снимки «на просвет» деформированной алюминиевой бронзы, на которых видно большое число расщепленных дислокаций, микродвойников. У границ зерен имеются плоские скопления дислокаций.

Как показано Э.Н. Спектор, первые изменения в слабодеформированной (3—4%) алюминиевой бронзе Бр. А7 обнаруживаются рентгеноструктурным методом уже после отжига при 280° С, 15 мин. Эти изменения свидетельствуют о поворотах отдельных субзерен и снятии микронапряжений. Отжиг при 280° С вызывает перегруппировку дислокаций с образованием дислокационных сеток, в том числе и в полосах скольжения, сходных с полигональными (рис. 290). После отжига при 350° С плотность дислокаций меньше, чем после отжига при 280° С, но в плоскостях скольжения видны парные дислокации, свидетельствующие о восстановлении ближнего порядка.

Кроме того, в процессе отжига дефекты укладки насыщаются алюминием и, возможно, становятся зародышами локального дальнего порядка. Обогащение дефектов упаковки алюминием, т. е. образование сегрегаций Сузуки, показано в работах. Поскольку дефекты укладки расположены преимущественно в приграничных зонах, их насыщение алюминием вызывает более сильное упрочнение именно в этих зонах. Возможно, поэтому упрочнение поликристаллов значительно больше, чем монокристаллов.

Косвенным доказательством образования сегрегаций на дефектах укладки является возникновение пиков на кривой зависимости истинного напряжения от температуры деформации. Энергия активации образования сегрегаций равна 194+9,2 кдж/моль (46,2 + 2,2 ккал/моль), т. е. по величине того же порядка, что и в случае диффузии алюминия в твердом растворе.

Увеличение степени упрочнения при отжиге с ростом степени предшествующего наклепа можно объяснить ростом плотности дефектов укладки и ускорением направленных диффузионных процессов в поле напряжений, а также ростом избытка вакансий.

Кроме образования сегрегаций Сузуки и упорядочения, важную роль играют процессы перераспределения дислокаций, уменьшающие анизотропию предела упругости деформированной бронзы. О влиянии распределения дислокаций на упрочнение алюминиевой бронзы свидетельствует тот факт, что даже небольшая деформация в поперечном направлении изменяет анизотропию предела упругости и в деформированном состоянии, и после отжига.

Влияние перераспределения дислокаций подтвержается также данными по исследованию текстуры. После отжига при 275° С в течение 30 мин происходит увеличение рассеяния текстурных максимумов, особенно вдоль радиуса полярной сетки при небольшом снижении их интенсивности по сравнению с деформированным состоянием. Измерение физического уширения дифракционной линии (331)а Бр. А7 после отжига при 275° С показало лишь небольшое его уменьшение, которое, естественно, нельзя связать с эффектом упрочнения.

Прирост предела упругости деформированной алюминиевой бронзы в результате отжига может быть устранен даже небольшой последующей пластической деформацией и восстановлен при повторном отжиге (табл. 62).

В то время как при отжиге предел упругости резко возрастает, твердость увеличивается только на 15—20 HV, а предел прочности — на 68 Мн/м2 (7 кГ/мм2). Такое небольшое увеличение этих свойств связано с тем, что в зоне значительной деформации образцов при их испытании практически полностью устраняются изменения, создавшие упрочнение при отжиге.

Приведенные данные об упрочнении бронзы с 7% Al в результате деформации и отжига имеют практическое значение только в том случае, если пружины будут работать в упругой области. При переходе в упруго-пластическую область будет происходить разупрочнение вследствие случайных перегрузок.

Изменения, происходящие в бронзе Бр. А7 в результате отжига, приводят к повышению ее релаксационной стойкости (рис. 291). Так, за 85 000 ч при 20° С напряжение в деформированных образцах снизилось на 13,9%, а в дополнительно отожженных на 6,0%. Увеличение релаксационной стойкости в результате отжига наблюдается и при нагреве до 100—150° С (см. табл. 59).

Повышение свойств бронзы Бр.А7, как и латуни Л62, может быть достигнуто в результате отжига под напряжением, соответствующим упруго-пластической области, или в результате дополнительной деформации при нагреве и последующего отжига. Существенно, что после такого отжига уменьшается разупрочнение при нагреве выше 280° С по сравнению с обычным отжигом.

Другим, весьма эффективным путем улучшения свойств алюминиевой бронзы и ряда других сплавов на основе меди является микролегирование. Как показано в работе, особенно эффективно легирование этих сплавов фосфором, который снижает энергию дефектов укладки и подвижность несовершенств строения под действием приложенных напряжений в условиях кратковременного и длительного (рис. 292), а также циклического нагружения (циклическая релаксация уменьшается на 75%). Оптимальная концентрация фосфора в бронзе Бр. А7 0,03%.

Наконец, определенный интерес представляет и применение низкотемпературной деформации. По данным работы Н.П. Горленко, В.М. Розенберга и автора, максимальные значения предела упругости и его наибольший рост достигаются на Бр. А7 после деформации при -196° С, фиксирующей в структуре значительно большее количество микродвойников и дефектов укладки, чем после деформации в обычных условиях. При нагреве Бр.А7 после низкотемпературной деформации ускоряются диффузионные процессы и поэтому оптимальная температура отжига ниже (220—240° С), чем обычно (275—280° С).

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: