Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Защита от коррозии металла, гальваника, ЭХО -> Коррозия и защита алюминия -> Повышение антикоррозионных свойств термомеханической обработкой -> Повышение антикоррозионных свойств термомеханической обработкой

Повышение антикоррозионных свойств термомеханической обработкой

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2 

Термомеханическая обработка термоупрочняемых сплавов

Введение ТМО в технологию производства полуфабрикатов из сплавов, упрочняемых старением, еще в большей степени, чем для нетермоупрочняемых, потребовало пересмотра некоторых установившихся взглядов. Обычно считали, что закаленные сплавы типа дуралюмин обладают более высокой коррозионной стойкостью, чем искусственно состаренные. В действительности, как показано в гл. IV, искусственное старение сплавов типа дуралюмин, а также других сплавов повышенной и высокой прочности позволяет получить несравненно более высокую коррозионную стойкость, особенно в высотном направлении.

Основные положения, определяющие формирование технологии ТМО с целью одновременного повышения не только механических, но и коррозионных свойств, рассмотрены ранее в виде принципов структурно регламентированного старения. Однако реализация их не является однозначной и зависит от особенностей сплава, определяемых их химическим составом.

Установлено, что только на сплавах системы А1 - Zn - Mg - Сu деформация после закалки и последующего старения не влияет на уровень механической прочности. Соответственно столь же нейтральна деформация и по отношению к сопротивлению КР. Такая же зависимость была обнаружена авторами, как отмечено в гл. II, и для сплавов системы Al - Zn - Mg.

Для сплавов других исследованных систем, не содержащих значительного количества цинка, характерна зависимость: понижение сопротивления КР при деформации после закалки и естественного или искусственного старения в области выделения ЗГП и когерентных фаз, особенно заметное в высотном направлении. При переходе в область выделений с частичной потерей когерентности положение меняется: резко увеличивается сопротивление КР.

Влияние деформации изучали на прессованных полосах, деформированных после закалки на 3 и 7 % растяжением. Образцы вырезались в трех направлениях и исследовались методом оксидных реплик после естественного старения и искусственного старения при 130°С, 24 ч; 195 °С, 4 ч; 195°С, 24 ч; 225°С, 8 ч.

В структуре естественно состаренных образцов сплава Д20пч, вырезанных в разных направлениях, наблюдались некоторые различия. В высотном направлении были видны редкие выделения, в то время как в поперечном и долевом в отдельных зернах они были распределены достаточно плотно. Цепочки выделений были видны и на отдельных границах или, что более вероятно, в околограничных Зонах. Идентифицировать эти выделения в естественно состаренном состоянии не удалось.

После старения при 130°С, 24 ч различие в степени однородности выделений сохранилось. По аналогии с результатами, изложенными выше, выделения можно было идентифицировать как θ"-фазу. Появление зон, свободных от выделений (ЗСВ), подчеркивало, что цепочки выделений фазы, которая по форме и размерам напоминала θ"-фазу и именно так была определена располагаются не по границам зерен, а по границе раздела ЗСВ - матрица.

После старения при 195 и 225 °С различия в структуре долевых, поперечных и высотных образцов не наблюдалось. Под влиянием деформации в характере выделений были обнаружены существенные изменения по сравнению с образцами, которые не подвергались деформации после закалки. Это относится прежде всего к скорости преобразований. После деформации заметное количество θ`-фазы было обнаружено уже после старения при 195°С, 4 ч. После старения при 195°С, 24 ч в структуре преобладала θ`-фаза, и на отдельных участках было обнаружено столь же значительное количество θ-фазы, как в недеформированном металле после старения при 225°С, 128 ч. Таким образом, переход в область образования θ`- и θ-фаз под влиянием деформации происходил заметно быстрее.

Второй важный момент - уменьшение в 2-3 раза размера частиц θ`-фазы под влиянием предшествующей деформации. Количество выделений при этом возрастает. Следовательно, увеличивается число центров зарождения θ`-фазы, которыми служат дислокации, образованные в результате деформации. Неоднородность выделений в поперечной и высотной плоскостях при образовании фазы θ" локализует перемещение дислокаций у границ и тем самым приводит к дальнейшему снижению сопротивления КР. Именно это, вероятно, и определяет отрицательное влияние деформации при старении на стадии выделений ЗГП или когерентных метастабильных фаз. В дальнейшем в результате старения при более высоких температурах неоднородность выделений устраняется, однако, плотность их становится достаточной, чтобы дислокации могли перемещаться в ограниченных областях и в результате образования скоплений зарождались трещины. На этой стадии отрицательное влияние холодной деформации после закалки несущественно. На следующих этапах старения деформация становится положительным фактором, облегчая переход в область выделения частично когерентных метастабильных фаз и увеличивая вследствие этого сопротивление КР.

Таким образом, для получения положительного эффекта при ТМО сплавов системы А1 - Си необходимо добиться преимущественного выделения частично когерентной θ`-фазы (рис. 53). Для повышения механических свойств необходимо выделить частицы этой фазы в более дисперсном виде. Фаза θ` может зарождаться на дислокациях, при этом выделение ее на границах зерен термодинамически затруднено. В соответствии с этим «введение» в сплав дислокаций путем холодной деформации после закалки способствует росту количества и, следовательно, уменьшению размеров выделений θ`-фазы. Поэтому при постоянной температуре старения увеличение степени холодной деформации листов из сплава 1201 приводит к росту механической прочности, сопротивления РСК и МКК (рис. 54). Характерно, что существенного понижения относительного удлинения при этом нет. На рис. 54 видно также, что коррозионные свойства с увеличением степени деформации восстанавливаются значительно быстрее и эффективнее, чем механические и достигают высокого уровня при деформации всего лишь 1%. После деформации 7% дальнейший прирост коррозионных свойств незначителен. Временное сопротивление, однако, удается еще повысить до уровня 500 МПа.

В соответствии с установленными закономерностями температуру старения, при которой можно обеспечить прежде всего высокий уровень сопротивления КР, следует понижать с увеличением степени деформации. На практике для катаных полуфабрикатов применяют деформацию 1 или 7%. В обоих случаях удается обеспечить высокое сопротивление КР. В других отношениях деформация 7 % предпочтительней. В отсутствие деформации не только резко понижается прочность, но не всегда удается даже при температуре порядка 190- 195°С и выдержках 16-20 ч обеспечить уровень сопротивления КР, соизмеримый с тем, который можно получить при ТМО.

Проведенные эксперименты показывают, что НТМО позволяет понизить температуру искусственного старения. Из сопоставления результатов исследования структуры, коррозионных и механических свойств можно заключить, что НТМО не просто ускоряет процесс старения, но и понижает критическую температуру растворения ЗГП. Именно с этим связана значительно более высокая стабильность коррозионных свойств, и особенно сопротивления КР, и более высокий уровень механической прочности после НТМО по сравнению с обычными режимами старения.

При исследовании характера выделений в разных направлениях отмечена некоторая ориентировка частиц в долевой плоскости. Частицы ориентированы по отношению к матрице следующим образом: (100)θ" или θ`  11(100)Аl.

В прессованных полосах можно ожидать наличие текстуры прокатки (100) <112>. В связи с этим, вероятно, и отмечается некоторая ориентировка частиц под углом к плоскости (110). Можно предположить, что прохождение дислокаций перпендикулярно или под углом к плоскости дискообразных частиц выделений будет облегчено. Это в свою очередь усугубляет возможность развития трещин у поперечно-долевых границ, т. е. уменьшает сопротивление КР по высоте. С этим обстоятельством отчасти можно связать несколько большие затруднения в регулировании высотных коррозионных свойств на катаных полуфабрикатах и прессованных полосах по сравнению с прессованными полуфабрикатами, имеющими обычную аксиальную текстуру.

Из изложенного следует, что изучение влияния НТМО на коррозионные и механические свойства сплавов системы А1-Сu-Мn позволило уточнить некоторые дополнительные важные факторы в механизме коррозионного растрескивания термоупрочняемых сплавов и анизотропии этого вида коррозионного разрушения. Установлена возможность сочетать максимальную механическую прочность и сопротивление коррозии под напряжением для сплавов исследованной системы.

Несколько иные закономерности обнаружены при исследовании прессованных полос из сплава Д16. Положительный эффект НТМО выявлен только при холодной деформации ограниченной величины - не более 3 %. При этом требовалось некоторое разупрочнение в процессе старения с тем, чтобы обеспечить высокое сопротивление КР (рис. 55, а). Дальнейшее увеличение степени деформации до 7 % позволило существенно повысить механическую прочность. В экстремальной точке временное сопротивление достигало 570 МПа, а предел текучести 550 МПа. Однако при одной и той же температуре 190 °С необходимо было в два раза увеличивать длительность старения по сравнению с режимом, используемым для полуфабрикатов, деформированных после закалки на 3 %, чтобы достичь области высокого сопротивления КР в высотном направлении. При этом уровень механических свойств был заметно ниже.

Анализ результатов показывает, что одновременное-достижение высокого уровня и механических и коррозионных свойств в сплавах системы Al-Сu-Mg тормозится образованием по границам анодной фазы S. Это становилось очевидным при исследовании сплавов системы Al-Сu-Mg-Si, где выделение анодной фазы Mg2Si еще в большей степени препятствует получению оптимальных результатов не только при ТМО, но и при обычном старении. В этом случае речь идет не об изменении механизма КР в целом, а лишь об ускорении МКК при наложении внешних напряжений. Именно в условиях, когда суммируются процессы КР и МКК, если при этом последний связан с выделением анодной фазы по границам, затрудняется реализация положительного эффекта НТМО. Можно полагать, что увеличение отношения Si/Mg в сплавах системы Al-Сu-Mg-Si приводит к повышению их коррозионной стойкости под напряжением. Граничные выделения в таком сплаве, как АК8, способствуют также существенному понижению относительного удлинения в высотном направлении значительно раньше, чем достигается переход в стабильную по отношению к КР область.

Отрицательное влияние чувствительности к МКК вообще и особенно при выделении по границам анодной фазы, имеет место только в области чувствительности к КР. После формирования структуры матрицы, обеспечивающей невосприимчивость к КР при любой степени чувствительности к МКК, разрушение от коррозии под напряжением не происходит. Коррозионный процесс развивается по механизму обычного питтинга.

Наличие анодной фазы в сплаве требует проведения дополнительных мероприятий по равномерному ее распределению. В сплавах системы Al-Сu-Mg-Ni-Fe (АК4-1) это обеспечивается наличием большого числа частиц интерметаллических фаз, содержащих железо и никель, которые позволяют перевести пути распространения коррозии от межкристаллитных к транскристаллитным при менее интенсивных режимах старения. Например, при старении труб из сплава АК4-1, предварительно калиброванных со степенью 2 %, уже после такого относительного «слабого» режима, как нагрев при 190°С, 12 ч, появляется транскристаллитный питтинг, уменьшается коррозия на границах. При дальнейшей интенсификации режимов старения, т. е. с увеличением времени и температуры, полный переход к транскристаллитному питтингу на калиброванных трубах происходит значительно раньше. Таким образом, в результате дополнительного легирования сплава казалось бы вредными катодными элементами в достаточно большом количестве, вопреки установившимся взглядам, проявляется их положительный эффект. В связи с этим на сплаве АК4-1, как и на сплавах Д20 и 1201, удалось достаточно эффективно осуществить простые схемы ТМО.

Из данных табл. 29, видно что применение к трубам схемы НТМО за счет введения после закалки регламентированной холодной калибровки (режимы 2-6) позволяет в несколько раз увеличить их сопротивление КР и МКК. Несколько повышается и сопротивление РСК. Свойства труб после ТМО мало изменяются при воздействии более высоких температур, лишь сопротивление к расслаивающей коррозии заметно снижается. Это говорит о том, что на сплаве АК4-1, как и на сплавах В95 и Д16, излишнее перестаривание, приводящее к коагуляции выделений в матрице и на границах, может оказывать вредное влияние на коррозионные и механические свойства. При этом в сплаве АК4-1, как и в других сплавах, где РСК распространяется транскристаллитно, в атмосферных условиях отрицательное влияние коагуляции на этот вид коррозии выявляется слабо.

Из результатов экспериментов следует, что эффект ТМО проявляется на сплаве АК4-1 достаточно четко.

 

В этом сплаве, так же как и в сплавах системы А1- Сu-Мn, с увеличением степени деформации ускоряется переход в область, обеспечивающую стойкость к КР (рис. 55, б). Характерен также сдвиг экстремальных точек в результате НТМО: восстановление сопротивления КР происходит раньше, чем достигается максимум прочности.

Кроме простых схем НТМО (закалка-деформация- старение), были изучены более сложные (закалка - предварительное старение - деформация - окончательное старение). Установлено, что для сплава АК4-1 достаточно хорошие результаты получаются при старении на первой ступени по режиму 140 °С, 10 ч. Можно предположить, что при этом в матрице образуются ЗГП2, поскольку старение при более низких температурах заметного повышения свойств после конечной операции не выявляло. Из результатов, представленных в табл. 29 (см. режим 3), следует, что использование многоступенчатой схемы позволяет еще больше увеличить механическую прочность при одновременном обеспечении высокого уровня коррозионных свойств.

Таким образом, основу ТМО как средства повышения коррозионной стойкости термоупрочняемых сплавов составляют процессы структурно-регламентированного старения. Низкотемпературная обработка сплавов системы Al-Сu-(Mn), Al-Сu-Mg, Al-Сu-Mg-Ni-Fe осуществляется по достаточной простой схеме: закалка - деформация - старение. Поэтому полностью разделить регламентированное старение и НТМО не всегда представляется возможным из-за того, что после закалки часто проводятся правочные операции. В процессы НТМО обязательно включаются операции холодной (20 °С) или теплой (100-250 °С) деформации в определенных пределах. При этом высокая коррозионная стойкость и прежде всего сопротивление КР определяется природой выделений, а повышенные механические свойства - их дисперсностью.

Наиболее трудно термомеханическая обработка осуществляется для сплавов системы Al-Zn-Mg-Сu. Для них не удалось получить положительных результатов при использовании простых схем. Хорошей иллюстрацией этому, позволяющей одновременно сформулировать основы ТМО сплавов типа В95, являются проведенные нами эксперименты, в которых исходным материалом служил лист толщиной 6 мм из сплава В95 следующего химического состава: 6,95 % Zn; 2,7% Mg; 1,64 % Сu; 0,38 % Мn; 0,16 % Сr; 0,43 % Fe; 0,36 % Si.

При малых степенях обжатия (5%) независимо от условий промежуточного старения высокое сопротивление КР и РСК (время до разрушения более 180 сут и балл РСК ~2-3) достигается только после длительной выдержки (~24 ч) на второй ступени режима окончательного старения (170 °С). Уровень прочностных характеристик при этом довольно низкий и значительно (приблизительно на 10 %) уступает уровню в состоянии Т1. Такая зависимость говорит о недостаточной плотности введенных дислокаций, в результате чего процесс упрочнения в основном определяется обычными структурными преобразованиями, имеющими место при старении.

При увеличении степени обжатия (10, 25 и 50 %) продолжительность выдержки на второй ступени режима окончательного старения для достижения высокого сопротивления КР и РСК сокращается и тем значительнее, чем выше интенсивность старения на операции промежуточного старения и выше величина пластической деформации. Заметно повышаются и прочностные характеристики, соответствующие максимуму коррозионной устойчивости. Такая зависимость говорит об определенном влияния выделений, образованных на стадии предварительного старения, на характер распределения и закрепления дислокации в процессах пластической деформации и окончательного старения, а также о большом влиянии дислокации на кинетику и характер распада твердого раствора. Последнее подтверждается существенным сокращением продолжительности выдержки на второй ступени старения, которая необходима для достижения высокого уровня коррозионной устойчивости листов из сплава В95, а также быстрым сннжением прочностных характеристик при увеличениии продолжительности старения.

Образование на дислокациях стабильных частиц цинк-магниевой фазы, а также быстрый рост выделений, образованных в процессе предварительного старения, препятствуют движению дислокаций (а, следовательно, тормозят процесс рекомбинации дислокаций) на операции окончательного старения. Это способствует стабилизации дислокационной структуры (дислокации закрепляются на частицах цинкмагниевой фазы), образованной в процессе пластической деформации. В совокупности все это существенно перераспределяет частицы вторых фаз (твердого раствора) между объемами зерен и субзерен и их границами таким образом, что на границах зерен и субзерен материала, полученного с применением НТМО, должно выделяться меньше частиц цинкмагниевой фазы, чем в материале, полученном по обычной технологии. Это подтверждается тем, что листы с высоким сопротивлением КР и РСК, как правило, не чувствительны к МКК, в то время как материал, полученный по обычной технологии или с применением неоптимального режима НТМО, в большинстве случаев проявляет чувствительность к МКК.

На основе сказанного выше можно считать, что положительное влияние оптимальных вариантов НТМО на свойства сплавов системы Al-Zn-Mg-Сu (повышение прочностных и коррозионных характеристик) заключается в том, что большая часть дислокаций, введенных деформацией в предварительно состаренный материал, сохраняется на стадии окончательного старения (дислокации не успевают рекомбинировать) вследствие дальнейшего быстрого роста выделений в матрице, образованных на стадии предварительного старения. Следовательно, неэффективность простых схем НТМО для сплавов системы Al-Zn-Mg-Сu определяется трудностью создания стабильных конфигураций дислокаций, что является одним из основных условий правильного проведения TМО.

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.10.15   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

12:16 Магазин подшипников реализует подшипники

09:09 Арматура 40, А500С, мера дл 11.7м ,из наличия

09:08 Сталь 20Х, круг стальной

09:08 А1 , арматура 12мм

08:58 Станок заточный гидрофицированный ВЗ-818Е

03:49 Лист сталь 40Х г/к

03:49 Проволока пружинная 12Х18Н10Т ТУ 3-1002-77

03:49 Проволока пружинная 60С2А

03:49 Лист рифленый 09Г2С

03:49 Лист рифленый (ромб, чечевица) сталь 3

НОВОСТИ

18 Сентября 2017 17:22
Стан для выпуска бесшовных труб в работе

12 Сентября 2017 17:00
Автогород Volkswagen (20 фото, 1 видео)

19 Сентября 2017 17:24
Австралийский экспорт черного лома за 7 месяцев вырос на 21,4%

19 Сентября 2017 16:06
Разработка Наталкинского месторождения позволит России выйти на второе место по золоту

19 Сентября 2017 15:33
Экспорт никелевой руды из Индонезии составил шестую часть от годовой квоты

19 Сентября 2017 14:48
Экспертиза одобрила проект строительства ГОКа ”Угахан” в Бодайбинском районе

19 Сентября 2017 13:52
Выпуск стали в США за вторую неделю сентября вырос на 0,7%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Прокат сортовой - разновидности и классификация

Что следует знать о металлочерепице

Сдаем металлолом выгодно и быстро

Фрезерная обработка металла: особенности процесса

Тонкости выбора ленточных полотен

Рифленый лист: основные области применения и особенности

Металлопрокат: область использования и нюансы изготовления

Воздушно-компрессорное оборудование итальянского бренда CECCATO

3д заборы становятся популярнее традиционных оград

Чугунные канализационные люки в Ижевске

Основные разновидности электродвигателей в промышленности

Некоторые особенности переработки в лом электродвигателей

Какие бывают пластиковые окна и их особенности

Оборудование для нефтепереработки - основные направления

Искусственная трава и прочие типы покрытий для спортивных площадок

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "Русский металл" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.