 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь Сибирь" ИНН 5405075282 Erid: 2SDnjf1Guop
| |
Для цинковых сплавов наиболее широкое применение получили три вида термической обработки: отжиг, закалка и старение.
Отжиг является разновидностью термической обработки и заключается в нагреве литого металла до определенной температуры, выдержке и последующем медленном охлаждении. В результате отжига получается более равноосная структура и химическая однородность металла. С целью выравнивания химического состава в отливках применяют гомогенизирующий отжиг, который позволяет свести к минимуму внутридендритную ликвацию, полученную в результате неравновесной кристаллизации отливок.
Гомогенизацию сплавов на основе цинка проводят при 320-340 °С; длительность отжига зависит от состава сплава, размеров отливок, температуры и составляет 6-8 ч. После гомогенизации отливки медленно охлаждаются вместе с печью.
Смягчающий отжиг проводят для восстановления в цинковых сплавах пластичности, частично утерянной в процессе холодной деформации; температура такого обжига около 200 °С, продолжительность 2-3 ч. Отжиг оказывает большое влияние на анизотропию механических свойств цинка. Влияние температуры отжига на анизотропию механических свойств цинковых листов приведено в табл. 26.
Показатель анизотропии цинка, прокатанного в холодных валках, после отжига при 50 и 100 °С практически не отличается от анизотропии исходного металла. Заметное снижение показателя анизотропии наблюдается после отжига при температурах 150 °С и выше. Показатель анизотропии временного сопротивления цинка, прокатанного в горячих валках, не изменяется после отжига при температурах от 50 до 150 °С. Некоторое снижение анизотропии заметно при 200 °С.
Анализируя полученные результаты, приходим к заключению, что с целью уменьшения анизотропии и сохранения механических и других свойств рекомендуется проводить отжиг для электролитического цинка при температурах не выше 100 °С, а для рафинированного - не выше 150 °С.
Для цинковых сплавов часто применяется закалка, основанная на изменении растворимости фаз в твердом растворе при нагреве до повышенных температур. В дальнейшем закаленный сплав подвергают естественному или искусственному старению, при котором из матричной а-фазы выделяется в мелкодисперсном виде элемент В (обычно в виде интерметаллического соединения), и сплав упрочняется. Время выдержки при температуре нагрева под закалку выбирают таким, чтобы завершились процессы растворения избыточных фаз. Чем дисперснее избыточные фазы, тем быстрее они растворяются. Дисперсионное твердение цинковых сплавов проводят путем их нагревания до 360 °С в течение 5-8 ч с последующим охлаждением в воде. Пересыщенные сплавы подвергают затем естественному или искусственному старению.
Особое внимание уделяется процессу самопроизвольного старения цинковых сплавов систем Zn-Al и Zn-Al-Си, который влияет на линейные размеры и свойства цинковых отливок. Изменение линейных размеров отливок из сплава Zn-4,1 % Al при естественном старении показано на рис. 37.
Эффект старения и в связи с этим изменения свойств зависит от состава цинковых сплавов. Особенно быстро эти процессы идут в двойных и тройных цинковых сплавах, богатых алюминием. Старение сплавов связано с изменением структуры сплава в твердом состоянии и обусловлено фазовым превращением с выделением интерметаллических соединений. В некоторых цинковых сплавах изменения протекают в течение нескольких лет, и их можно не учитывать. В других сплавах, наоборот, изменения протекают настолько быстро, что отливки подвергаются короблению и даже самопроизвольному разрушению.
Фазовые превращения при низких температурах протекают, как правило, очень медленно. Температура оказывает сильное влияние на скорость фазовых превращений. В результате искусственного старения за короткое время происходят процессы, на самопроизвольное протекание которых при комнатной температуре понадобилось бы несколько лет. Искусственное старение проводят в сухом нагретом до 90 °С воздухе в течение 10 сут. Рекомендуются также режимы старения цинковых отливок при 60 °С в течение 10 ч, при 85 °С в течение 5 ч и при 100 °С в течение 3 ч. Термически обработанные партии отливок охлаждают до комнатной температуры вместе с печью. Следует иметь в виду, что искусственное старение цинковых сплавов, вызывая стабилизацию размеров отливок, несколько ухудшает их коррозионную стойкость и снижает механические свойства.
Старение цинковых сплавов резко замедляется при введении магния в цинковые сплавы, содержащие алюминий и медь. Одновременно с уменьшением скорости распада а-фазы магний увеличивает прочность сплавов. Наилучшая прочность сплава достигается при содержании магния до 0,05 %. Этого количества магния достаточно для того, чтобы задержать процесс распада а-фазы. Увеличение магния в сплаве свыше 0,2 % ведет к повышению скорости распада. Именно поэтому в сплавы систем Zn-Al, Zn-Al-Cu вводят небольшие добавки магния (до 0,10 %).
Большое влияние на процессы старения оказывают примеси. Чем чище сплавы, тем лучше получаются их свойства при старении и тем меньше изменяются размеры отливок со временем. Наиболее вредными примесями являются свинец, олово, кадмий. Указанные примеси также ухудшают результаты дисперсионного твердения, снижая механические свойства сплавов.
Определенный интерес представляют данные о роли термической обработки в формировании свойств протекторных сплавов на основе цинка. Из оптимальных протекторных сплавов на основе цинка представляет интерес исследование роли термообработки только сплавов системы Zn-Al в процессе их анодного растворения.
Это объясняется тем, что по вышеприведенным результатам анодная активность и токоотдача сплавов системы Zn-AI зависят от их фазового состава. Был сделан вывод, что в качестве материала для изготовления протекторов могут быть выбраны только однофазные твердые растворы а. В связи с этим для уточнения степени опасности образования в-фазы, а также подтверждения сделанного частного вывода применительно к сплавам с различным соотношением а- и в-фаз для экспериментов были приготовлены сплавы с 0-1,5% А1. Термическую обработку осуществляли таким образом, чтобы проследить роль алюминия в твердом растворе а при различном содержании в-фазы. Наиболее характерные режимы термообработки представлены в табл. 27.
Для получения сплавов с промежуточным соотношением а- и в-фаз режимы термообработки варьировали в указанных в таблице интервалах. Обобщенные результаты исследований химического и фазового состава сплавов представлены на рис. 38, а; результаты экспериментов о влиянии содержания в сплавах алюминия - на рис. 39.
Как видно, с повышением содержания алюминия от 0 до 1,5% токоотдача теоретически должна увеличиться от 820 до 850 А-ч/кг. Представленные же данные показывают, что как чистый цинк, так и сплавы системы Zn-Al имеют токоотдачу меньше 810 А-ч/кг. Кроме того, с повышением Содержания алюминия токоотдача сплавов может увеличиваться и уменьшаться и тем самым в большей или меньшей степени отличаться от теоретической. Величина электроотрицательного потенциала сплавов системы Zn-Al также по-разному зависит от содержания алюминия.
Сопоставление результатов исследований электрохимических характеристик и микроструктуры с диаграммой состояния металлической системы Zn-Al показывает, что токоотдача и электроотрицательный потенциал повышаются не с увеличением содержания алюминия в сплаве, а с увеличением содержания алюминия в однофазном а-твердом растворе.
С появлением и увеличением количества второй фазы (в-фазы) электрохимические характеристики уменьшаются. Разброс результатов параллельных опытов (заштрихованные области на рис. 39) уменьшается с увеличением содержания алюминия в а-твердом растворе как для однофазных, так и для двухфазных сплавов. Значительное снижение электрохимических характеристик наблюдается также с увеличением соотношения фаз как в/а, так (а +13) /а.
Таким образом, наилучшие электрохимические характеристики достигаются при насыщении алюминием а-твердого раствора, т.е. при содержании алюминия в сплаве не более 1,02 %.
Следовательно, термическая обработка повышает электрохимические характеристики цинковых протекторных сплавов только в тех случаях, когда она обеспечивает полное растворение алюминия в а-фазе. При содержании алюминия выше 1,02%, т.е. выше предела растворимости, термическая обработка не оказывает существенного влияния на электрохимические свойства сплавов.
Посмотреть текущие курсы на цинк, медь и другие цветные металлы можно на нашем портале - биржа металлов ЛМЕ. | 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ