Что такое осаждающее твердение?
Осаждающее твердение, также известное как упрочнение атмосферными осадками или старение, представляет собой важный метод обработки материалов, который используется для повышения их прочности и долговечности. Этот процесс особенно актуален для металлических сплавов, таких как алюминий, магний, никель и титан.
В основе осаждающего твердения лежит создание твердых примесей, называемых преципитатами, которые препятствуют движению дислокаций в кристаллической решетке материала. Дислокации, в свою очередь, являются основной причиной пластичности, и их уменьшение приводит к увеличению предела текучести.
Процесс осаждающего твердения
Процесс осаждающего твердения начинается с нагрева материала до высокой температуры, что позволяет растворить осадок. В зависимости от типа сплава, этот этап может занять от одного до двадцати часов. После этого материал становится перенасыщенным, что подготавливает его к следующей стадии обработки.
Перенасыщение достигается путем закалки, которая может проводиться в воде, на воздухе или в смеси этих двух сред. Этот этап важен, так как он делает материал более мягким и подготавливает его к дисперсионному твердения.
После закалки раствор выдерживается, и начинается процесс искусственного старения. Он включает в себя нагрев раствора до температуры выше комнатной и его выдерживание в течение двух до двадцати часов. Температура и время выдержки определяются в зависимости от желаемой прочности конечного продукта.
Важно соблюдать осторожность, так как слишком высокая температура или длительное вымачивание могут привести к снижению прочности и увеличению пластичности.
Методы старения
Существует также метод естественного старения, который, хотя и менее распространен, требует значительно больше времени. Этот процесс может занять от нескольких дней до нескольких недель, но он также может привести к образованию необходимых осадков, которые увеличивают прочность материала.
Дисперсионное твердение
В процессе дисперсионного твердения образующиеся примеси нарушают структуру кристаллической решетки, что затрудняет движение дислокаций. Это, в свою очередь, способствует увеличению предела текучести сплава с течением времени.
Сплавы, полученные методом осаждающего твердения, находят широкое применение в обрабатывающей промышленности, особенно в производстве деталей, которые должны выдерживать высокие температуры, таких как компоненты турбокомпрессоров или сосудов высокого давления.
Применение осаждающего твердения
Кроме того, осаждающее твердение имеет важное значение в производстве полупроводниковых материалов, где кремний используется в различных электронных устройствах. Медь, в свою очередь, применяется в самых разных отраслях, от судостроения до кровли, благодаря своим отличным проводящим свойствам.
Важно отметить, что осаждающее твердение не только увеличивает прочность материалов, но и улучшает их коррозионную стойкость. Это делает такие сплавы особенно ценными в условиях, где они подвержены воздействию агрессивных сред.
Например, в авиационной и автомобильной промышленности, где детали подвергаются высоким нагрузкам и воздействию различных химических веществ, использование сплавов, прошедших осаждающее твердение, становится необходимым.
