Тепловая обработка цветных металлов: растворительная отжиг, нитрирование и другие методы

Растворительная термообработка и отжиг — основные методы тепловой обработки цветных металлов. Ранее мы рассматривали обработку черных металлов (сталей). Здесь подробно разберем процессы для цветных сплавов: растворительную закалку, отжиг, выпадение, нитрирование, холодную деформацию и декарбуризацию.

Растворительная термообработка (растворительная закалка)

Цель — повышение временного сопротивления цветных сплавов путем перевода легирующих элементов в твердый раствор и последующего быстрого охлаждения (закалки) для закрепления надпеременного состояния. Сплав нагревают до температуры чуть ниже температуры плавления, выдерживают (держат) для однородности, затем быстро охлаждают (водой или маслом).

После закалки следует староестевение (естественное или искусственное), при котором из пересыщенного твердого раствора выпадают межметаллические частицы, повышающие прочность. Искусственное староестевение проводится при повышенной температуре (например, для алюминиевых сплавов 115–240 °C) в течение нескольких часов.

Отжиг

Проводится для снятия закалочных напряжений после холодной деформации и восстановления пластичности. Сплав нагревают до определенной температуры и медленно охлаждают (в печи или в воздухе). Медленное охлаждение обеспечивает полное выпадение фаз и получение равенной структуры. Быстрое охлаждение цветных сплавов после отжига, в отличие от сталей, приводит к размягчению.

Ключевые термины и процессы

Закалка (Quenching)

Быстрое охлаждение металла путем погружения в воду, масло или иной охлаждающий среду для закрепления высокотемпературной структуры.

Выпадевание (Precipitation hardening / Age hardening)

Процесс повышения пределов текучести за счет выпадения дисперсных частиц из пересыщенного твердого раствора при нагреве (искусственное староестевение) или при комнатной температуре (естественное).

Нитрирование (Nitriding)

Химико-термическая обработка для закалки поверхнего слоя за счет насыщения азотом из аммиака при 500–550 °C. Дает высокую твердость и износостойкость без последующей закалки. Применяется к сталям и некоторым цветным сплавам.

Декарбуризация (Decarburization)

Удаление углерода с поверхности стали при нагреве в окислительной атмосфере. Нежелательный процесс, снижающий поверхностную твердость и износостойкость.

Холодная деформация (Cold working)

Деформирование металла при комнатной температуре без нагрева. Повышает временное сопротивление и технологичность обработки резанием за счет деформационного упрочнения, но снижает пластичность и меняет форму детали.

Грамотное сочетание этих методов позволяет получать цветные сплавы с заданным комплексом свойностей для ответственных узлов авиации, приборостроения и электротехники.