金属材料及热处理04淬火与时效课件.ppt

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金属材料及热处理04淬火与时效课件

原因:亚稳相平衡图——利用不同亚稳相在不同时效温度的消长规律不同,存在时间差。 2 1 L ? ?+? T Al C0 T1 T0 ?+?’’ ?+G.P ?+?’ Cu 大致相当 回归热处理 硬铝铆钉 铆好后再整体淬火时效,难、有害(尤其是三种材料不相同); 铆钉——淬火(自然时效) 板材——淬火时效处理好 (195 ℃ 人工时效) 铆接,局部加热(100 ℃),时效 回归 时效,增强 100 ℃ 不影响 达到目的 回归现象在工业上有一定的实际意义 飞机蒙皮铆接,硬铝铆钉,可利用回归热处理来恢复塑性,铆接后再时效,避免整体淬火。 零件弯曲、卷边、整形和修复,用回归热处理来恢复塑性,避免淬火; 回归-再时效RRA(Retrogression and Re-aging))或T77热处理工艺,使超高强铝合金,在保证高强度的同时,具有好的韧性和抗晶间腐蚀能力。 (RRA实质上是三级时效,Cina于1974年发明的一种热处理工艺。RRA包括4个基本的步骤:1)正常状态的固溶处理和淬火;2)进行T6态的峰值时效;3)在高于T6态处理温度而低于固溶处理的温度下进行短时加热,即回归处理;4)再进行T6态时效;经过RRA处理后,合金在保持T6态强度的同时拥有T73态的抗SCC性能。) 问题 回归处理温度需高于原先时效温度;温度相差大,回归快且彻底,回归处理时间短,难控制 回归过程中,GP区、 ???重溶,有的亚稳相可能难重溶(尤其是晶界处的),故不能完全回到淬火态,多少存在不可逆的变化。晶界相控制不好,达不到RRA的效果,反而有害。 5. 5 脱溶产物的组织特征 脱溶过程存在多阶段性,脱溶相的结构类型,形状、大小以及分布状况,都反映出不同的脱溶组织特点: 脱溶相/基体相界面结构(略) 脱溶相的形状(略) 脱溶相的分布 调幅组织(略) 连续脱溶组织 普通脱溶(理想)和局部脱溶(PFZ) 不连续脱溶组织 时效后的组织特征(1) 过饱和固溶体分解---原子扩散过程;脱溶程度、脱溶相结构、脱溶相弥散度、形状等;合金成分、时效工艺、时效前工艺等。 1、 时效后脱溶相 与基体界面关系: 完全共格、 部分共格、 非共格 2、脱溶相的形状 球形、椭球形、盘片、杆、立方体等形状 影响因素:界面能、应变能 完全共格或部分共格:错配度,小于3%(界面能最小原理,等轴) 大于5%(应变能最小原理,盘片) 非共格:无共格应变能,但又比容应变能和界面能。 各种形状的G.P区 连续脱溶 不连续脱溶(暂略) 普遍脱溶 局部脱溶 时效后的组织特征(2) 3、脱溶相的分布 脱溶在整个体积内各个部分进行,随机分布,但由于各部位能量等条件不同,可能会出现不同形核和生长速率; 脱溶相生长,其周围基体的浓度与点阵常数连续变化; 在整个转变过程中,母相基体的晶粒外形和取向不变。 脱溶区与未脱溶区存在明显的界面,成分、晶格有突变; 母相位向发生改变; 脱溶物呈片状,多为平衡相或近平衡相; 从晶界开始向晶内发展,又称界面反应; 位向关系与未长入的晶粒有关。 在整个固溶体中普遍发生脱溶,并析出均匀分布的脱溶相,调幅组织可以认为是其中一个特例。这是理想的一种情况。力学性能、耐蚀性都好。 优先于晶界、滑移带、夹杂物分界面以及其它晶体缺陷等处形核,而局部出现特别脱溶组织。不利于力学性能、耐蚀性。 无沉淀带(无脱溶相区) I II 脱溶区 未脱溶区 无沉淀带(无脱溶相区, Precipitition Free Zone,PFZ) 2d 相界 晶界 晶界无沉淀带 是局部脱溶所伴随的现象之一。 在光镜下可能看不清,在电镜下就很明了了。低倍电镜下,为白带,白带中间平行存在一条窜着粗大颗粒的线。在高倍下观察,在晶界附近无第二相析出。 除了晶界外,在其他的界面附近也可能出现。 (1)现象 (2)机制 i、贫溶质机制 界面处优先脱溶(能量高、成分偏析、溶质易运输通道等),吸收界面附近的溶质原子,造成界面附近一定范围内溶质原子贫乏,在某个范围内溶质浓度低于脱溶极限浓度,无法脱溶,在界面附近形成无沉淀析出带。 ii、贫空位机制 晶界既是空位源,也是空位“陷阱 ” (尾闾)。淬火后材料中产生大量的空位,理想状况是均匀分布,然而,在界面附近的会涅灭于界面,空位浓度降低,甚至造成在一定范围内空位贫乏(故扩散难,空位团形成难,) ,而第二相析出(尤其是GP区)需要达到一定的浓度,即超过临界空位浓度,低于此质,无法析出,在界面附近形成无沉淀析出带。 iii、两种机制共同作用 通常,高温时

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