Превращения в закаленных сплавах при старении

При старении происходят фазовые превращения диффузионного характера, связанные с превращением закалочных фаз a¢(a¢¢), b_н и w. Конечный продукт превращения - стабильная (a+b)-структура. Возможно также образование интерметаллидных соединений.

Превращение в a¢(a¢¢)-фазе. Распад мартенситной фазы ин­тенсивно протекает при температуре выше 350...400°С и проходит в несколько стадий. Сначала образуется и выделяется обедненная равновесная a-фаза. Остающаяся a¢(a¢¢)-фаза обогащается легирующими элементами, становится термодинамически неустойчи­вой и превращается в мелкодисперсную b-фазу. Схематически этот процесс может быть изображен так:

a¢(a¢¢) ® a + a¢(a¢¢)_обогащ ® a + b_{неравновесн} ® a + b_{мелкодисперсн(м.д).}

Превращения в метастабильных b_н- и w-фазах. Превращение в нестабильной b_н-фазе может начинаться уже при 100...200°С, но более интенсивно протекает при температурах выше 250...300°С. В сплавах, в которых w-фаза образуется при за­калке, ее количество может увеличиваться при старении. В этом случае схема процессов старения выглядит так:

b_н ® b + w + a_{мелкодиснерсн (м.д).}

При температурах старения свыше 450...550 °С w-фазы при старении не образуется, а при несколько больших температурах w-фаза превращается в a-фазу:

b_н ® b + a_{мелкодисперсн (м.д)};

b_н + w ® b + a_{мелкодисперсн (м.д)}.

Таким образом, сплавы с концентрацией легирующих элементов от С₁ до С_кр претерпевают превращение при старении по схеме

a¢(a¢¢) + b_н ® a + b_м.д + b + a_м.д.

Во всех случаях выделение второй фазы в мелкодисперсном виде способствует дополнительному довольно эффективному упрочнению при старении.

До сих пор все превращения в сплавах титана при закалке рассматривались при условии нагрева их до b-области (выше ли­нии 882°С - С_b). Однако экспериментально установлено, что при этом возможно образование в сплавах крупноигольчатой структуры, что приводит к охрупчиванию сплавов. Для предотвращения этого явления режимы нагрева под закалку выбираются так, как показано на рис. 9.2.

При нагреве титановых сплавов выше 600°С в обычной атмос­фере их поверхностный слой подвержен газонасыщению и охрупчива­нию. Поэтому нагрев и закалку лучше всего проводить в вакууме. Если же это затруднено, то желательно защищать поверхности от газонасыщения. Если же газонасыщение все-таки происходит, то газонасыщенный слой на деталях удаляют травлением в плавиковой кислоте. Для этого надо предусматривать специальные припуски на травление.