Изучение кинетики процесса старения методом определения твердости при нагреве в вакууме

Как было показано в работе, большой интерес представляет применение метода измерения твердости для исследования процессов упрочнения сплавов в результате старения. Обычно применяемые методы определения свойств стареющих сплавов, основанные на нагреве образцов до заданной температуры, выдержке при этой температуре определенное время и охлаждении, после чего образец подвергается изучению, не могут характеризовать истинной кинетики старения при данной температуре, так как при этом на результаты измерений влияют процессы при охлаждении.

В качестве примера применения описываемой методики ниже рассматриваются опыты по изучению процесса старения стали марки ЭИ395.

На рис. 268 даны графики изменения твердости аустенитной стали ЭИ395, образцы которой были предварительно нагреты до 1200 °C и закалены в воде. Образцы нагревали до температуры испытания, значение которой во время опыта поддерживали неизменным с точностью ±1,0%. Алмазные наконечники вдавливали в поверхность образцов через каждые 7 мин. Выдержка наконечников при каждом измерении твердости составляла 1 мин. при нагрузке 1 кг.

Характер изменения твердости при изотермической выдержке при 680 °C свидетельствует о малом развитии процесса упрочнения при данной температуре. Небольшое возрастание твердости наблюдается только при 7-час. выдержке.

Изотермическая выдержка образцов при 850° оказывает более эффективное влияние на процесс старения. Начальная твердость при 850° ниже, чем при 680°, и составляет соответственно в среднем 115 и 127 кг/мм2, что объясняется повышением пластичности нагреваемого материала за счет более высокой температуры.

Однако характер изменения твердости при 850° (кривая 2) свидетельствует о наличии двух упрочняющих процессов. Первый из них интенсивно протекает в течение примерно 2,5 час. после начала опыта и приводит к повышению твердости почти на 10%, после чего наступает стабилизация значения твердости, продолжающаяся около 1 часа. Затем по окончании этой паузы — своеобразного «периода инертности» для последующего процесса упрочнения — происходит новое повышение твердости в течение около 2 час., которое вызывает дополнительное увеличение твердости почти на 10%. Наличие двух подъемов твердости при старении на 850° можно объяснить выделением двух упрочняющих фаз разного состава.

Измерение твердости при изотермической выдержке в вакууме позволяет устанавливать различные стадии процесса старения и характеризовать степень упрочнения непосредственно при температуре старения. Получаемые при этом данные можно использовать, в частности, для назначения рациональных режимов старения.