Լուծում ծերացում & Տեղումների կարծրացում: Հեշտ է հասկանալ

Հեշտ է հասկանալ, թե ինչպես լուծումը ծերանում է & Տեղումների կարծրացումները վերածում են մետաղների սովորելու գործընթացների քայլերը, Միկրոհամակարգային մեխանիզմներ.

Մետաղական ջերմային բուժման աշխարհում, Երկու պայմանները հաճախ միասին են հայտնվումԼուծում ծերացում & Տեղումների կարծրացում.

Մինչդեռ նրանք երբեմն կարող են թվալ փոխանակելի, Նրանց նուրբ տարբերությունները եւ սիներգիական դերերը կարեւոր են `հասկանալու ժամանակակից համաձուլվածքների ամրապնդման մեխանիզմները.

Եկեք քանդենք այս հասկացությունները, պարզաբանել խառնաշփոթը, եւ բացահայտեք դրանց հետեւում մետալուրգիական մոգությունը.

1. Ինչ է լուծումը ծերանում եւ ինչպես է այն վերաբերում է տեղումների կարծրացմանը?

Շատ ինժեներներ եւ մետալուրգներ այս պայմանների առջեւ են հանդիպում ջերմային բուժման արձանագրություններում.

Մի պահ, Ձեռնարկի կոչեր Լուծում ծերացում, եւ մյուսը, Մասնագետը վերաբերում է Տեղումների բուժում-Լա անգամ փորձառու մասնագետներ տարակուսել.

Tr շմարտության մեջ, երկուսն են սերտորեն կապված, բայց ոչ նույնական.

• Լուծում ծերացում վերաբերում է դրան He երմամշակման գործընթաց, բաղկացած է երկու հիմնական փուլերից: լուծման բուժում, որին հաջորդում է ծերացումը.
• Տեղումների կարծրացում, Մյուս կողմից, վերաբերում է դրան Միկրոհամակարգային եւ ամրապնդման մեխանիզմ Դա տեղի է ունենում ծերացման ժամանակ. Այն կենտրոնանում է Նուրբ նստվածքների ձեւավորում որոնք ուժեղացնում են նյութական ուժը.

Այսպիսով, մինչդեռ Լուծում ծերացում գործընթացն է, Տեղումների կարծրացում արդյունքն է.

2. Կոշտ լուծույթի բուժում: Միացնելով «Fusion Party» - ը խառնուրդային փուլերի համար

Սահմանում & Տեղավորել

Լուծման բուժում (Նաեւ կոչվում է լուծման հանգույց) ներառում է խառնուրդի ջեռուցում իր միաֆազ դաշտում, սոլվուսի վերեւում (պինդ լուծում) տող, բայց սիմվոլի ներքեւում,

բավականաչափ երկար պահելով, բոլոր երկրորդական փուլերը լուծելու համար, Այնուհետեւ արագորեն քշեք «սառեցնելու» գերաճած ամուր լուծումը.

Այս մետաստոլային վիճակը պարունակում է շատ ավելի շատ լուծույթային ատոմներ մատրիցում, քան հավասարակշռությունը թույլ է տալիս սենյակային ջերմաստիճանում,

հետագա ծերացման ընթացքում վերահսկվող տեղումների եւ գագաթնակետային մեխանիկական հատկությունների բեմը սահմանելը.

Հիմնական քայլեր

• He եռուցում մեկ փուլային շրջան
• • Temperature երմաստիճանի ընտրություն: Սովորաբար սիմվոլից ցածր 20-50 ° C, մասնակի հալվելուց խուսափելու համար.
  • Հոմոգենիզացիայի ներծծում: Տեւողությունը որոշված ​​է դիֆուզիոն կինետիկայի միջոցով (T ≈ L2 / π2D), որտեղ Լ համապատասխանում է առավելագույն տարածման հեռավորության կեսին (օր., Հացահատիկի չափը կամ բաժնի կես հաստությունը).

• Արագ մարզում
• • Լրատվամիջոցների ընտրություն: Ջրմուղ, Պոլիմերային լուծում, յուղել, կամ հարկադիր օդը, ընտրվել է `աղալու փոխարժեքը հավասարակշռել խեղաթյուրման կամ ճեղքման ռիսկով.
  • Նպատակ: Կանխել լուծարված փուլերի ցանկացած վաղաժամկետ վերափոխումը, այդպիսով պահպանելով առավելագույն գերհագեցումը.

Թերմոդինամիկ նկատառումներ

• Գերձուժում: Հանգստյան թակարդը բարձր ջերմաստիճանի կազմի մեջ է գտնվում սենյակի ջերմաստիճանի մատրիցայի մեջ, Ավելի ուշ տեղումների համար շարժիչ ուժ ստեղծելը.
• Մետստաստանություն: Թեեւ մետաստավոր, Այս գերհզոր պինդ լուծումը հիմնական է նուկլետային տուգանքի համար, Վերահսկվող ծերացման ներքո միատեսակ ցրված նստվածքներ.

Վերամշակման պարամետրեր & Հսկողություն

Պարամետր	Բնորոշ տիրույթ	Ազդեցություն, եթե սխալ է վերահսկվում
Լուծում TEMP.	Ալ համաձուլվածքներ: 480-550 ° C Դուք համավորում եք: 930-995 ° C Հիմք: 1,020-1,060 ° C Պողպատ: 1,000-1,050 ° C	Չափազանց բարձր → հացահատիկի կոպիտ, Encipient հալեցում Չափազանց ցածր → թերի լուծում
Ներծծում ժամանակ	30 Min -8h (Կախված հատվածի հաստությունից)	Under-inak → մնացորդային չհամաձայնեցված մասնիկներ Հացահատիկի չափազանց մեծ աճ
Հանգեցնել միջին	Ջրմուղ, պոլիմեր, յուղել, օդային	Դանդաղ հանգույց → Մասնակի տեղումներ Cooldown- ի ընթացքում Արագ հանգույց → աղավաղում, Խափանում է հաստ բաժիններում
Քանդել գրգռումը	Խառնել լոգանք կամ լակի	Բարելավում է հովացման միատեսակությունը; Նվազեցնում է գրադիենտները

Հեշտ է հասկանալ: «Fusion Party» անալոգիան

Պատկերացրեք յուրաքանչյուր խառնուրդի փուլ, որպես հստակ կուսակցության հյուր.

Բարձր ջերմաստիճանում, Սենյակը դառնում է այնքան ջերմ եւ էներգետիկ, որ յուրաքանչյուր հյուր (Solute ատոմ) Mingles ազատ հյուրընկալող փուլով, մեկ համասեռ ամբոխի ձեւավորում.

Երաժշտությունը դադարում է (Արագ մթնոլորտ), Ոչ ոք էներգիա կամ ժամանակ չունի վերագրանցելու առանձին կլաստերներ. Բոլորը մնում են միատեսակ բաշխված.

Սուպեր ներքեւ: «Սառույց եւ կրակ» փոխաբերություն

Եթե ​​նախընտրում եք ավելի շատ տեսողական պատկեր, Մտածեք մետաղը «կարմիր-տաք» տաքացնելու մասին (հրդեհ) եւ այն ընկղմվելով ջրի կամ յուղի մեջ (սառույց).

Այս հանկարծակի սուզումը կողպում է ատոմները տեղում, ինչպես ակնթարթորեն սառեցնելու լավ լվացքի քանդակը կոշտ, Ապակե նման ձեւ.

Որ «սառույցը եւ կրակ» ցնցումը հենց այն է, ինչը ստեղծում է գերհագեցած մատրիցը ձեր Ալյումինի հաջորդ ակտի համար: Նուրբ նստված ամրացում.

3. Ծերացման բուժում: Մետաղների «աճը եւ վերափոխումը»

Սահմանում & Տեղավորել

Ծերացման բուժումը հետեւում է լուծման դադարեցմանը `դիտավորյալ երկրորդ փուլային մասնիկները` գերհզորացված պինդ լուծույթից.

Համաձուլումը հսկվող ջերմաստիճանում պահելով `սենյակային ջերմաստիճանում (Բնական ծերացում) կամ բարձրացված, բայց չափավոր ջերմաստիճանում (Արհեստական ​​ծերացում),

Լուծվող ատոմները տարածում եւ միջուկում են նանոսկեյլի նստատեղերը, որոնք խոչընդոտում են տեղաշարժը եւ էականորեն բարձրացնում ուժն ու կարծրությունը.

Հիմնական քայլեր

• Բնական ծերացում
• • Պայմաններ: Շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը (20-25 ° C).
  • Շրջանակ: Ժամեր (օր., 4-7 օր ալ-մգ-սի համաձուլվածքների համար).
  • Մեխանիզմ: Դանդաղ տարածումը ձեւավորում է ծայրաստիճան նուրբ կլաստերներ (GP- գոտիներ) որ աստիճանաբար զարգանում է համահունչ նստվածքների մեջ.

• Արհեստական ​​ծերացում
• • Պայմաններ: Բարձրացված ջերմաստիճան, սովորաբար 100-200 ° C ալյումինե խառնուրդների համար; 400-600 ° C Steels եւ Titanium խառնուրդների համար.
  • Շրջանակ: Րոպեներ մինչեւ մի քանի ժամ, Կախված ջերմաստիճանից եւ համաձուլվածքից.
  • Մեխանիզմ: Արագացված դիֆուզիոն արտադրում է վերահսկվող միջուկներ եւ կիսամյակային տեղումների աճ (օր., θ 'in al -cu, γ 'Superalloys- ում).

Կինետիկ նկատառումներ

• Նուկի լոռացման պահից (Ես): Գագաթները միջանկյալ undercooling- ում; չափազանց բարձր ջերմաստիճանը նվազեցնում է շարժիչ ուժը, Չնայած չափազանց ցածր ջերմաստիճանը դանդաղեցնում է տարածումը.
• Աճի տեմպը (Գցել): Աճում է ջերմաստիճանի հետ, բայց ռիսկերը կոպիտ են; Օպտիմալ ծերացումը պահանջում է հավասարակշռող i եւ g առավելագույնի հասցնել մասնիկների խտությունը եւ նվազագույնի հասցնել չափը.

Միկրոհամակարգային գույքի էվոլյուցիա

• Առանձնահատուկ պետություն: Քչերը, Շատ փոքր տեղումներ → Համեստ ուժի շահույթ, բարձր ճկունություն.
• Գագաթնակետային պետություն: Համապատասխան տեղանքի բարձր խտությունը → Առավելագույն բերքատվության ուժ, չափավոր կոշտություն.
• Գերհոգնած պետություն: Տեղում է կոպիտ եւ կորցնում համախմբումը → թեթեւ ամրության անկում, Բարելավված ճկունություն.

Հեշտ է հասկանալ: «Հացաթխում» անալոգիան

Մտածեք լուծույթով մետաղի մասին, ինչպես խմորը, որը խառնված է եւ հունցված-համազգեստ, բայց դեռեւս չի հասնում իր ամբողջ ներուժին.

• Բնական ծերացում նման է, որ խմորը դանդաղ բարձրանա վաճառասեղանին: Այն, ի վերջո, կառուցվածքն է ձեւավորում ինքնուրույն, բայց ժամանակ է պահանջում.
• Արհեստական ​​ծերացում նման է խմորը տաք ամրացման տուփի մեջ դնելը: Այն ավելի արագ եւ կանխատեսելիորեն բարձրանում է.

Սուպեր ներքեւ: «Ժամանակի թողարկում» կոնֆետային փոխաբերությունը

Պատկերացրեք կոնֆետը ներկառուցված հոտով բյուրեղներով. Ի սկզբանե, Դուք ունեք «գերհզոր» քաղցրավենիք, բոլոր շաքարով խառնված.

Ժամանակի ընթացքում (կամ մի քիչ ջերմությամբ), Tiny Sugar Crystals- ը առաջանում է քրտնաջանության մակերեսի վրա տալու ծայրամասի տակ, երբ կծում եք.

Ծերացման բուժումը մետալուրգիական համարժեք է: ժամանակ (եւ ջերմություն) Մեկ րոպեի ընթացքում «շաքար» նստում է, որոնք մետաղը ավելի ուժեղ եւ «բուրավետիչ» դարձնում են:

4. Տեղումների կարծրացում: Մետաղի ամրապնդման «գաղտնի զենքը»

Սահմանում & Շրջանակ

Տեղումների կարծրացում (Նաեւ կոչվում է տարիքային կարծրացում) այն գործընթացն է, որով գերակշռող պինդ լուծումը վերափոխվում է `ուշադիր վերահսկվող ջերմաստիճանում եւ ժամանակով,

Երկրորդ փուլային մասնիկների նուրբ ցրված ցանցի մեջ, որոնք կտրուկ խոչընդոտում են տեղաշարժը եւ խթանում են բերքատվությունը ուժ եւ կարծրություն.

Հիմնական քայլեր

• Գերազանցության պատրաստում
• • Լուծման բուժման եւ արագ մարելու միջոցով, Մատրիցը թակարդում է խառնուրդային ատոմների ավելցուկը, դուրս գալով իրենց հավասարակշռության լուծելիությունից, շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում.

• Վերահսկվող տեղումներ (Ծերություն)
• • Սենյակների ջերմաստիճանում (Բնական ծերացում) կամ բարձրացված ջերմաստիճանում (Սովորաբար 400-800 ° C Steels- ի համար, 150-200 ° C ալյումինե խառնուրդների համար), Այդ լուծույթային ատոմները տարածվում եւ միջուկում են որպես նանոսկեյլի մասնիկներ.
• Ցրման հզորացում

• • Համատեղ կամ կիսամյակային տեղումների միատեսակ ցրումը առաջացնում է տեղական սթրեսի դաշտեր;
    Տեղահանումները պետք է կտրվեն կամ խոնարհվեն յուրաքանչյուր խոչընդոտի շուրջ, պահանջում է էապես ավելի բարձր կիրառական սթրեսներ.

Ամրապնդում մեխանիզմներ

• Համագործակցության լարում կարծրացում: Coherent Sepipitates- ը աղավաղում է շրջակա վանդակավորությունը, Ստեղծում է առաձգական սթրեսի դաշտեր, որոնք քայքայում են տեղաշարժերը.
• Պատվիրել կարծրացում: Խիստ պատվերով տեղումները պահանջում են տեղաբաշխումներ պատվիրված վանդակավորությամբ կտրելու համար, Կրիտիկական կտրատած սթրեսի բարձրացում.
• Orowan շրջանցող: Ավելի մեծ, կիսամյակային կամ անհամատեղելի մասնիկների ուժի մեջբերումներ, առաջացնել է էական հետեւի սթրես.

Արդյունաբերական օրինակներ

• PH չժանգոտվող պողպատներ (օրինակ. 17-4 PH): Լուծումից կամ սառը աշխատանքից հետո, ծերացումը 480-620 ° C- ում նստում է պղնձի հարուստ կլաստերներին, Առաձգական ուժեղ կողմերի հասնելը > 1,200 MPA- ն պահպանել է կոռոզիոն դիմադրությունը.
• Austenitic տեղումների վրա կարծրացած պողպատ: Ծերացումը 400-500 ° C կամ 700-800 ° C Windows- ում արտադրում է ինտերակտիվ փուլեր, ուլտրա բարձր ամրություն պահանջող դիմումների համար.
• Նիկել-բազան գերհարկատներ: Լուծում-բուժում γ 'Solvus- ից վեր, Այնուհետեւ տարիքը 700-800 ° C ջերմաստիճանում `ni₃- ին նստելու համար(Ալ,Է) Cuboids-Critical turbine շեղբերում սողացող դիմադրության համար.

Հեշտ է հասկանալ: «Երկաստիճան մարզվելը» անալոգիան

Մտածեք տեղումների կարծրացման մասին, որպես մետաղների ֆիթնես ռեժիմ:

1. Տաքացում (Լուծման բուժում): Թունդ մկանների թուլացում. Բոլոր կոշտ փուլերը լուծելը մեկ սինգլի մեջ, Կոճալի զանգված.
2. Ուժի մարզում (Ծերություն): Ներկայացնելով ուշադիր տրամաչափված դիմադրության-մանրացված տեղանքներ. Դա ստիպում է մետաղի ներքին «մանրաթելերը» (տեղաշարժեր) ավելի շատ աշխատել, կառուցել ուժ եւ կոշտություն.

Սուպեր ներքեւ: «Վաֆլի երկաթ» փոխաբերությունը

Պատկերացրեք, որ թափեք ջախջախիչ (Գերադասելի լուծումը) Տաք վաֆլի երկաթի մեջ (Ծերացման ջերմաստիճանը).

Քանի որ երկաթը տաքացնում է եւ սեղմում է ջախջախիչը, փխրուն գրպանները ձեւավորվում են համազգեստի ցանցում.

Այս փխրուն լեռնաշղթաները նման են նանո-նստվածքների. Նրանք տալիս են վաֆլին (մետաղը) դրա լրացուցիչ կոշտությունն ու խայթոցը, As իշտ այնպես, ինչպես տեղանքները ուժեղացնում են Ալյումինի մեխանիկական «փխրունությունը»:

5. Ինչու ոչ միայն տարիքը առանց լուծման բուժման?

Առաջին հայացքից, Լուծման բուժման քայլը բաց թողնելը եւ ուղղակիորեն ծերացման գործընթացը կարող է ավելի արդյունավետ թվալ.

Այնուամենայնիվ, Այս դյուրանցումը խաթարում է տեղումների կարծրացման հիմքը. Ահա թե ինչու Լուծման բուժումը անհրաժեշտ է նախքան համաձուլվածքների մեծ մասում ծերացումը:

Հասնել ա Գերաշխատված պինդ լուծում

Տեղումների արդյունավետ կարծրացման բանալին ստում է ա գերհագեցած Solid Solution - ոչ հավասարակշռության վիճակ, որտեղ լուծարման ատոմները առկա են մատրիցում, սենյակի ջերմաստիճանում իրենց լուծելիության մակարդակներում.

• Առանց լուծման բուժման, Երկրորդ փուլի մեծ մասը (օր., Intermetallic միացություններ կամ EUTECTIC փուլեր) մնում է անխոհեմ, փակված է հացահատիկի սահմաններում կամ առանձնացված գոտիների մեջ.
• Այս չհրապարակված կոպիտ մասնիկները Հնարավոր չէ վերափոխվել համազգեստով Ծերացման ժամանակ, Եվ որպես այդպիսին, Ուժեղացումը խիստ սահմանափակ է.

Ապահովել նիվի ճշգրտություն եւ միասնական բաշխում

Լուծման բուժումը լուծարում է կոպիտ երկրորդ փուլային մասնիկները, թույլ տալով Վերահսկվող կրկնապատկում Ծերացման ժամանակ:

• Սա հանգեցնում է տուգանք, Միատեսակ բաշխված նստվածքներ, որոնք շատ ավելի արդյունավետ են տեղաշարժման շարժման խոչընդոտման մեջ.
• Բաց թողնելով այս քայլը սովորաբար զիջում է մեծ, Անհամատեղելի մասնիկներ որոնք առաջարկում են քիչ ամրապնդում եւ կարող են նույնիսկ Նպաստել բշտիկությանը կամ նվազեցնել կոշտությունը.

Կատարելագործել աշխատանքը մինչեւ վերջնական կարծրացումը

Ընդհանրապես լուծվող խառնուրդներ են Ավելի մեղմ եւ ավելի կոշտ, որը իդեալական է ձեւավորման համար, վերամբարձ, կամ այլ հետամշակման քայլեր:

• Ձեւավորումից հետո ամբողջական է, ծերություն ապա համաձուլումը կարծրացնում է իր վերջնական ուժին.
• Եթե ​​ծերացումը նախ արվեր առանց լուծման բուժման, Մասը կմնա փխրուն եւ դժվար է մշակել, արտադրության ընթացքում ճեղքման կամ ձախողման ռիսկի բարձրացում.

Տեղումների ճիշտ հաջորդականությունը ակտիվացնելու համար

Շատ համաձուլվածքներ. Հատկապես տեղումներ-կարծր ալյումին եւ տիտանի համակարգեր. Հետեւեք ա Prec շգրիտ ծերացման հաջորդականությունը (օր., GP գոտիներ → Ես «→ I»):

• Լուծման բուժումը վերագործարկում է միկրոկառուցվածքը, Այս հաջորդականության համար պատասխանատու դարձնելով համաձուլվածքները.
• Բաց թողնելով լուծույթի բուժումը հաճախ շրջանցում է ամենաարդյունավետ ուժեղացման փուլերի ձեւավորումը.

Հեշտ է հասկանալ: «Տորթ թխելը» անալոգիա

Պատկերացրեք, որ փորձեք թխել մի տորթ, պարզապես մի քանի օրով հում խմորը թողնելով սենյակի ջերմաստիճանում `նախ խմելու փոխարեն:

• Համոզված, Դա կարող է մի փոքր չորացնել կամ կարծրացնել, բայց դա երբեք կառուցվածքը չի ունենա, բույր, կամ պատշաճ թխած տորթի ամբողջականությունը.
• Լուծման բուժումը թխումն է; Ծերացումը սառեցման եւ տեղադրման փուլն է որտեղ կառուցվածքը հասունանում է.

Ամփոփում:

Լուծումը ծերացման եւ տեղումների կարծրացումը երկու հեռանկարների գործընթացն է. Մեխանիզմը `նույն երկկողմանի ջերմային բուժման վրա, որոնք հիմքում ընկած են անթիվ ժամանակակից համաձուլվածքների բարձր ամրությունը.

Մարդկային երկու փուլերը տիրապետելով, Metallurgists- ը մեղեդի ուժ է, առաձգականություն, եւ կոշտություն ճշգրտված բնութագրերին.

 

ՀՏՀ

Ինչպես է ամուր լուծումը Austenite- ը լուծարում երկրորդ փուլը?

Երբ խառնուրդը ջեռուցվում է մեկ փուլով (Օստենիտ) շրջան, Համաձուլման տարրերի լուծելիությունը կտրուկ աճում է.

Սա մղում է առկա երկրորդ փուլային մասնիկները `հետ լուծելու Austenitic Matrix, Համազգեստի ստեղծում, Գերադասելի լուծում.

Ինչու են փոքրիկ տեղումները ուժեղացնում մետաղը այնքան արդյունավետ?

Նուրբ նստվածքները նման են քայքայված կետերի խիտ անտառի.

Քանի որ տեղահանությունները փորձում են սայթաքել անցյալը, Նրանք պետք է կամ կտրվեն կամ խոնարհվեն յուրաքանչյուր նստվածքի շուրջ, պահանջելով շատ ավելի բարձր կիրառական սթրես եւ դրանով իսկ ավելացնելով բերքատվության ուժը.

Ինչու է ալյումինե ալյումինե լուծույթի բուժումը նվազեցնում կարծրությունը, Մինչ պողպատից մորթելը մեծացնում է կարծրությունը?

• Ալյումինե խառնուրդներ Ձեւավորեք Մարտենսիտ; Լուծման հանգույցը պարզապես ստեղծում է փափուկ, Գերաշխատված պինդ լուծում, Այսպիսով, սկզբնական կարծրությունը ցածր է մինչեւ ծերացումը.
• Ցածր-ածխածնային պողպատ Մարտենսիտ ձեւավորել `դժվար, աղավաղված փուլ. Այնքան քշելը բարձր է գնահատում բարձր կարծրություն (բայց ցածր կոշտություն).