Разработка режимов термической обработки

Поскольку кристаллизация сплава начинается с выделения из жидкости твердого раствора в и происходит в широком диапазоне температур 1775−2065єС, соответствующих точкам 1 и 2, состав твердого раствора в будет неравномерным по сечению литого металла (явление внутрикристаллической ликвации). Неравномерность химического состава сохранится и при последующих фазовых превращениях. Поэтому целесообразно в качестве предварительной термической обработки провести гомогенизационный (диффузионный) отжиг для выравнивания химического состава по зерну. Температура отжига должна быть высокой для обеспечения полноты протекания диффузионных процессов, но при этом необходимо исключить возможность оплавления, то есть она должна быть не менее, чем на 100−200єС ниже линии ликвидуса. Выбираем температуру 1900єС.

Исходя из условия экономической целесообразности и в зависимости от размера детали, время выдержки назначаем 8−20 часов, охлаждение с печью. Высокая температура отжига приводит к крупному зерну. Для устранения крупнозернистости, возникающей при диффузионном отжиге, в качестве второй операции ПТО выбираем нормализацию — нагрев до температуры выше точки 3 на 20−30єС с последующим охлаждением на воздухе. Выбираем нагрев до температуры 1550єС. Схема ПТО приведена на рис. 6.

Рисунок 6 Схема ПТО Для максимального упрочнения сплава применяем закалку с полиморфным превращением и последующим низким отпуском. Схема ОТО приведена на рис. 7.

Рисунок 7 Схема ОТО Такая термическая обработка позволяет получить неравновесную структуру после закалки, отличающуюся высокой твердостью из-за напряжений III рода, возникающих в кристаллической структуре. Реализуется механизм мартенситного превращения. Напряжения I и II рода, вызванные соответственно технологическими особенностями и фазовыми превращениями, увеличивают хрупкость и склонность к короблению.

Низкий отпуск позволяет снизить напряжения I и II рода и уменьшить опасность трещинообразования без снижения твердости. С этой целью сплав нагреваем до температуры 1550єС (выше точки 3 на 20−30єС), и охлаждаем со скоростью большей, чем критическая для предотвращения распада твердого раствора. Такую скорость обеспечивает охлаждение в воде. Температуру низкого отпуска выбираем 250єС, время выдержки после прогрева детали -2ч, охлаждение на воздухе.