Принципи вибору режимів відпалу міді і її сплавів
При розробці технології термічної обробки міді і її сплавів доводиться враховувати дві особливості: високу теплопровідність і активна взаємодія міді з газами при нагріванні. При нагріванні тонких виробів і напівфабрикатів теплопровідність має другорядне значення. При нагріванні масивних виробів висока теплопровідність міді є причиною більш швидкого і рівномірного їх прогріву по всьому перетину, в порівнянні, наприклад, з титановими сплавами.
У зв'язку з високою теплопровідністю при термічній обробці мідних сплавів не виникає проблеми прокаливаемости. При використовуваних на практиці габаритах напівфабрикатів і виробів вони прогартовуються наскрізь.
Мідь і сплави на її основі активно взаємодіють з киснем і парами води при підвищених температурах, по крайней мере, більш інтенсивно, ніж алюміній і його сплави. У зв'язку з цим, при термічній обробці напівфабрикатів і виробів з міді і її сплавів часто застосовують захисні атмосфери, в той час як в технології термічної обробки алюмінію захисні атмосфери використовують рідко.
Відпал міді і її сплавів проводять з метою усунення тих відхилень від рівноважної структури, які виникли в процесі затвердіння або в результаті механічної дії якої попередньої термічної обробки.
Гомогенізаціоніиі отжиг полягає в нагріванні злитків до максимально можливої температури, що не викликає оплавлення структурних складових сплавів. Ліквационноє явища в міді і латунях розвиваються незначно, і нагрів зливків під гарячу обробку тиском достатній для їх гомогенізації. Основними сплавами міді, які потребують гомогенізашюнном відпалі, є олов'яні бронзи, так як склади рідкої і твердої фаз в системі Cu - Sn сильно відрізняються, в зв'язку з чим розвивається інтенсивна дендритная ізоляція.
В результаті гомогенізаціонного відпалу підвищується однорідність структури і хімічного складу злитків. Гомогенізашюнний отжиг - одна з умов отримання якісного кінцевого продукту.
Відпал рекристалізації - одна з поширених технологічних стадій виробництва напівфабрикатів міді і сплавів на її основі.
Температуру початку рекристалізації міді інтенсивно підвищують такі елементи, як Zr. Cd. Sn. Sb. Cr. в той час як Ni. Zn. Fe. З чинять слабкий вплив.
На температуру рекристалізації латуней також впливає попередня обробка, в першу чергу ступінь холодної деформації і величина зерна, сформованого при цій обробці. Так, наприклад, час до початку рекристалізації латуні Л95 при температурі 440 ° С становить 30 хв при ступеня холодної деформації 30% і 1 хв при ступеня деформації 80%.
Величина вихідного зерна діє на процес рекристалізації протилежно підвищенню ступеня деформації. Наприклад, в сплаві Л95 з вихідним зерном 30 і 15 мкм отжиг після 50% деформації при температурі 440 ° С призводить до рекристалізації через 5 і 1 хв відповідно. У той же час величина вихідного зерна не впливає на швидкість рекристалізації, якщо температура відпалу перевищує 440 ° С.
Температуру відпалу латуней вибирають приблизно на 250-350 ° С вище температури початку рекристалізації (табл. 2.1).
На рис. 2.1 наведені оптимальні режими відпалу простих латуней за результатами узагальнення технологічних рекомендацій, накопичених у вітчизняній і світовій практиці. Виявляється тенденція до підвищення температури повного відпалу латуні зі збільшенням вмісту в них цинку.
Режими відпалу міді і сплавів на її основі *
За А.П. Смірягин і ін.
При виборі режимів рекрісталлізашюнного відпалу латуней слід враховувати, що сплави, що лежать поблизу фазової кордону α / (α + β) (рис. 2.1), через змінної розчинності цинку в міді можуть термічно зміцнюється. Загартування латуней, що містять більше 34% Zn. робить їх схильними до старіння, причому здатність до зміцнення при старінні зростає зі збільшенням вмісту цинку до 42%. Практичного застосування цей вид термічного зміцнення латуні не знайшов. Проте швидкість охолодження латуней типу Л63 після рекрпсташшзацнонного відпалу впливає на їх механічні властивості. Можливість розпаду пересичених розчинів в α -латунь, що містять більше 34% ζη, і в (α + р) -латунь слід також враховувати при виборі режимів відпалу для зменшення напруги. Сильна холодна деформація може прискорювати розпад пересичених а- і β -розчину при відпалі.
Температура початку рекристалізації латуні Л63 коливається від 250 до 480 ° С. Найбільш дрібнозернистий структура в сплаві Л63 утворюється після відпалу при температурах 300-400 ° С. Чим вище ступінь попередньої холодної деформації, тим менше величина рекрісталлізованного зерна і більше твердість (при однакових умовах відпалу).
Якість відпаленого матеріалу визначається не тільки його механічними властивостями, але і величиною рекрісталлізованного зерна. Величина зерна в повністю рекрісталлізованной структурі досить однорідна. При неправильно встановлених режимах рекристаллизационного відпалу в структурі чітко виявляються дві групи зерен різної величини. Ця так звана подвійна структура особливо небажана при операціях глибокої витяжки, згину або полірування та травлення виробів.
Зі збільшенням розмірів зерна до певної межі штампуемость латуней поліпшується, але якість поверхні погіршується. На поверхні виробу при величині зерна більш 40 мкм спостерігається характерна шорсткість - «апельсинова кірка».
Етапи еволюції деформованої структури значно розтягнуті в часі, і тому представляється можливим отримання частково або повністю рекрісталлізованной структури з дрібним зерном шляхом варіювання часу відпалу. Напівфабрикати з не повністю рекрісталлізованной структурою з дуже малим розміром зерна штампуються без освіти «апельсинової кірки».
Неповний отжиг, тривалість якого визначається ступенем попередньої деформації, проводять в інтервалі 250-400 ° С. Для дотримання точного технологічного режиму такої отжиг слід виконувати в протяжних печах, де строго контролюється робоча температура і тривалість витримки (швидкість протягання).
Неповний отжиг застосовують переважно з метою зменшення залишкових напружень, які можуть призводити до так званого «сезонному розтріскування». Цей вид корозії, властивий латуням з вмістом понад 15% ζη, полягає в поступовому розвитку міжкристалічних тріщин при одночасному впливі напруг (залишкових та доданих) і специфічних хімічних реагентів (наприклад-розчини і пари аміаку, розчини ртутних солей, вологий сірчаний ангідрид і т. д.). Вважається, що чутливість латуней до сезонного розтріскування обумовлена швидше неоднорідністю напружень, ніж їх абсолютною величиною.
Відпал для зменшення залишкових напрузі проводять в інтервалі температур нижче температури початку рекристалізації з тим, щоб помітно не знижувалися механічні властивості, отримані нагартовка. Зазвичай цей інтервал температур лежить між 250 і 330 ° С, а тривалість відпалу коливається від 1 до 2 год. Така операція значно знижує залишкові напруги і. як правило, вирівнює їх за обсягом вироби. (Режими відпалу латуней для зменшення залишкових напружень дано в табл. 2.1.)