ДТО

2.3.2 ДТО.

I) Термомеханические обработки.

Эти обработки обязательно используются в сплаве с ФП. И это ФП осуществляется в условиях повышенной концентрации дефектов кристаллического строения, обусловленной деформационным воздействии.

Сущность ВТМО состоит в том, что после горячей деформации и закалки получается пересыщенный твердый раствор с перекристаллизованной структурой, т.е. с повышенной плотностью несовершенств. Основное назначение НТМО — повышение прочностных свойств путем обычной закалки, а затем холодной деформации. Согласно диаграммы состояния сплава ( т.к. есть ФП растворение-выделение) и п.2.3.1 (данной работы) для сплава возможны следующие обработки:

Ø ВТМО стареющего сплава;

Ø НТМО стареющего сплава.

Т.е. при данных обработках мы в стабильную (при ВТМО) и метастабильную (при НТМО) фазу деформацией вводим повышенное количество дислокаций, а потом фиксируем их (заставляем наследовать их плотность) при последующей закалке.

II) Механико-термические обработки.

Эти же обработки используются в случае СП (полигонизация), которое обусловлено с одной стороны деформационным воздействием, а с другой стороны, соответственно, термообработкой. Для всех сплавов (а значит и для Cu+2,3%Be) не зависимо от того испытывают они ФП или нет возможно проведение данной обработки. При этом должно выполнятся одно условие: данный сплав при температуре холодной деформации должен находится в вязком, пластичном состоянии.

2.3.3 ХТО.

Химико-термическая обработка возможна т.к. на диаграмме состояния в необходимом интервале концентраций (2,3 - 2,7 % Ве) существуют указания на термодинамическое взаимодействие компонентов в твердом состоянии. Взаимодействие возможно если новое образование имеет меньшую свободную энергию, чем сумма отдельных состояний. Такими образованиями есть смеси твердого раствора и химического соединения: a + b и a + g. Данное насыщение обеспечивает хорошую защиту от газовой коррозии. Термическая обработка в цикле химико-термической — закалка на пересыщенный твердый раствор и последующее старение.

Полученные результаты о возможных видах СО для сплава Сu + 2,3 % Ве сводим в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 - Виды возможных СО для сплава Сu + 2,3 % Ве

№ п/п	Виды возможных СО	СП и ФП на которых основана данная СО
1	2	3
1	Виды термической обработки: 1. Отжиги 1 рода: а) гомогенизирующий; б) рекристаллизационный;	СП - гомогенизация матричного раствора по растворенному компоненту; СП - первичная рекристаллизация.
1	2	3
	2. Отжиги 2 рода: а) гетерогенизирующий; б) с фазовой перекристаллизацией; 3. Фазовые закалки: а) с полиморфным превращением; б) без полиморфного превращения. 4. Стабилизирующие обработки: а) старение; б) отпуск.	ФП – растворение-выделение; ФП – эвтектоидное. ФП – эвтектоидное; ФП – растворение-выделение. ФП – распад пересыщенного твердого раствора. СП – полигонизация и рекристаллизация
2	Виды деформационно-термической обработки: 1. Термомеханическая а) ВТМО, НТМО стареющих сплавов; 2. Механико-термическая	СП – полигонизация, ФП – растворение-выделение; СП – полигонизация.
3	Виды химико-термической обработки: 1. Насыщающая	ФП – растворение-выделение (образование твердого раствора, образование химических соединений).

2.4 Определение параметров режимов структурных обработок

2.4.1 Параметры термической обработки:

I) Отжиги 1-го рода:

а) гомогенизирующий.

Температура нагрева или выдержки определяется

,

где 0,8 ¸ 0,95 - коэффициент, не зависящий от типа сплава.

Но так как эта температура соответствует двухфазной области, а гомогенизацию лучше проводить в однофазной, то корректируем ее, увеличивая до 810°С.

Продолжительности выдержки должна быть достаточна для протекания СП — гомогенизации матричного твердого раствора по растворенному компоненту (t_эфф). Эта выдержка довольно длительна. На практике бериллиевые бронзы при данном отжиге выдерживают в течении 1¸3 часов [3].

Скорость охлаждения регламентируется т.к. при окончании выдержки в сплаве согласно диаграмме состояния наблюдается ФП:

Ø растворение-выделение;

Ø эвтектоидное.

Скорость охлаждения должна быть достаточно низкой, чтобы обеспечить протекание соответственных ФП по диффузионному механизму.

б) рекристаллизационный.

Температура нагрева или выдержки определяется:

.

Т.к. ниже t_с согласно диаграммы состояния (рис.1.1) мы имеем гомогенный твердый раствор a , то n = 0,4 ¸ 0,45:

.

Температура рекристаллизационного отжига:

,

где 30 ¸ 50 - необходимый интервал перегрева для начала структурного превращения.

Продолжительность выдержки должно быть достаточной для протекания СП — первичной рекристаллизации ( t _эфф)

Скорость охлаждения регламентируется т.к. в сплаве согласно диаграмме состояния наблюдается ограниченная растворимость Cu в Be (V_охл £ V_кр.охл).

II) Отжиги 2 рода:

а) гетерогенизирующий.

Температура нагрева или выдержки:

,

где 30 ¸ 50 - необходимый интервал перегрева для начала ФП растворения.

Продолжительность выдержки должна быть достаточна для протекания ФП растворения и пост фазовых СП.

Скорость охлаждения должна быть достаточно медленной, чтобы превращение было полным и фазовый состав соответствовал равновесному [4].

V_охл £ V_кр.охл (критическая скорость охлаждения при отжиге)

б) с фазовой перекристаллизацией.

Температура нагрева или выдержки:

,

где 30 ¸ 50 - необходимый интервал перегрева для начала ФП полиморфного или эвтектоидного.

Т.к. при этой температуре в сплаве сосуществуют две фазы, то данная перекристаллизация является неполной (неполный отжиг). Для проведения полной фазовой перекристаллизации нужно нагрев осуществлять в однофазную область a, что производится при ранее назначенном гетерогенизирующем отжиге. А, так как , в принципе, параметры охлаждения и выдержки при этом у них сходны, то они в данном сплаве могут считаться взаимно заменяющими.

III) Закалки:

а) с полиморфным превращением.

Температура нагрева или выдержки:

где 30 ¸ 50 - необходимый интервал перегрева для прохождения эвтектоидного ФП, которое включает в себя полиморфное.

Продолжительность выдержки должна быть достаточной для протекания эвтектоидного ФП.

Скорость охлаждения должна быть достаточно высокой, чтобы исключить распад пересыщенного матричного раствора в процессе охлаждения в диффузионной области превращения.

В общем случае V_охл ³ V_кр.охл (критическая скорость охлаждения при закалке, проходящий по данному ФР).

б) без полиморфного превращения.

Температура нагрева или выдержки:

,

где 30 ¸ 50 - необходимый интервал перегрева для начала ФП растворения.

Продолжительность выдержки должна быть достаточной для протекания ФП растворения-выделения.

Скорость охлаждения должна быть достаточно высокой, чтобы исключить распад пересыщенного матричного раствора в процессе охлаждения. Однако если сплав в дальнейшем будет подвергнут старению закалка может быть не очень резкой [3].

В общем случае V_охл ³ V_кр.охл (критическая скорость охлаждения при закалке, проходящий по данному ФР).

Так как данная закалка производится с температур больших, чем значение температуры фазового равновесия эвтектоидного превращения, то ее нельзя назвать чисто закалкой на пересыщенный твердый раствор. Она, в данном сплаве, является смешанной, поэтому и назначаем именно ее.

IV) Стабилизирующая обработка:

а) старение.

Температура старения:

,

Продолжительность выдержки должна быть достаточна для протекания ФП и получения устойчивого состояния сплава [4].

Скорость охлаждения при стабилизирующих обработках обычно не регламентируются.

б) отпуск.

Максимальная температура отпуска:

,

Продолжительность выдержки должна быть достаточна для протекания СП и получения более равновесного состояния сплава [4].

Скорость охлаждения при стабилизирующих обработках обычно не регламентируются.

2.4.2 Параметры деформационно-термической обработки:

а) термомеханическая обработка. ВТМО и НТМО стареющих сплавов.

ВТМО: минимальная температура горячей деформации

,

где 0,7 ¸ 0,9 - коэффициент не зависящий от типа сплава.

Так как она соответствует двухфазной области на диаграмме состояния (см. рис.1), что не желательно для данной обработки, то корректируем ее в сторону увеличения до 810°С.

Используемая степень деформации (истинная) е = 0,3…0,5.

Если за время деформации успела пройти полигонизация, то последующая выдержка не нужна. Если же нет, то продолжительность выдержки должна быть достаточной для завершения полигонизации.

Скорость охлаждения должна быть больше или равной критической скорости охлаждения при закалке на пересыщенный твердый раствор (V_кр). После ВТМО должна проводится стабилизирующая обработка — старение.

Температура старения:

.

Время выдержки при старении должно быть достаточным для протекания ФП и получения устойчивого состояния сплава.

Скорость охлаждения при старении не регламентируется.

НТМО: ее особенностью есть деформирование метастабильной при данной температуре фазы, поэтому перед ее проведением должна обязательно идти подготавливающая закалка на это метастабильное состояние.

Температура холодной деформации:

,

где 0,1 ¸ 0,2 - коэффициент не зависящий от типа сплава.

Так как получения температура деформации и так является ниже цеховой и довольно существенно, то проведение последующей закалки для фиксации полученного состояния не требуется.

Используемая степень деформации (истинная) е = 0,3…0,5.

После НТМО необходима стабилизирующая обработка — старение.

Температура старения:

.

Время выдержки при старении должно быть достаточным для протекания ФП и получения устойчивого состояния сплава.

Скорость охлаждения при старении не регламентируется.

б) механико-термическая обработка.

Температура холодной деформации:

,

где 0,1 ¸ 0,2 - коэффициент не зависящий от типа сплава.

Степень деформации е около 0,1.

После холодной деформации следует произвести нагрев для прохождения полигонизации.

Температура нагрева

,

где 30 ¸ 50 - необходимый интервал перегрева для начала полигонизации.

Время выдержки довольно длительно. Это время необходимо для протекания полигонизации и получения полной полигональной субструктуры.

Скорость охлаждения не регламентируется.

2.4.3 Параметры химико-термической обработки:

Насыщающая — эта обработка проводится в активной атмосфере имеющей необходимую концентрацию бериллия в активном состоянии у поверхности изделия.

Температура нагрева или выдержки должна обеспечить необходимую диффузионную подвижность, чтобы насыщение произошло за практически приемлемое время.

,

где 0.7 ¸ 0,9 - коэффициент не зависящий от типа сплава.

Здесь мы также попадаем в двухфазную область, что не приемлемо в данном случае, поэтому также корректируем эту температуру, повышая ее до 810°С.

Длительность выдержки должна быть достаточно велика чтобы обеспечить требуемые величины насыщения поверхности и глубину насыщенного бериллием слоя, и если первое в основном зависит от активности насыщаемой среды, то второе — от времени выдержки.

Т.к. конечное состояние сплава — пересыщенный твердый раствор, то после нагрева (t_в) и выдержки нужно охладить со скоростью большей или равной критической скорости охлаждения при закалке на пересыщенный твердый раствор (V_кр). Тогда стабилизирующей обработкой будет старение (см. параметры ВТМО с закалкой на пересыщенный твердый раствор).