Старение металла

Область применения, способы и преимущества индукционной закалки

ТВЧ обработку преимущественно применяют для сталей с содержанием углерода не более 0,5%. Высокоуглеродистые стали при резком охлаждении имеют тенденцию к образованию трещин.

Индукционную закалку выполняют следующими методами.

  1. Непрерывно-последовательный. Используют для деталей с фиксированным сечением (оси, валы и пр.). Деталь движется в индукторе. Один участок подвергается закалке, затем перемещается в зону охлаждения спрейерным способом (водный душ или поток воздуха).
  2. Одновременная закалка. Используется для одновременной закалки всей поверхности.

Посредством регулировки температуры охладителя и времени его воздействия запускается процесс самоотпуска сплава. Т.е. данный способ закалки позволяет экономить на отпуске стали.

К преимуществам метода относят:

  • высокую скорость процесса;
  • возможность легко регулировать прокаливаемость;
  • наличие коробления и окалины стремиться к нулю;
  • возможность 100% автоматизации операции закалки;
  • компактность, позволяющая разместить закалочное оборудование в линии установок для механического оборудования.

Меры предотвращения старения

В принципе, остановить этот процесс нельзя. Но замедлить его или исключить факторы, стимулирующие старение, с разной степенью успешности вполне возможно. К примеру, на некоторых производствах металлы отдельных конструкций периодически обрабатываются защитными растворами и полиролями, которые минимизируют влияние негативных факторов эксплуатации – химических, температурных, механических и т. д. Что касается замедления эффекта старения металла в условиях нормальной среды эксплуатации, то в зависимости от типа конструкции или детали может применяться та же термическая обработка. Сварщики, например, подвергают швы высокотемпературному воздействию при режимах 600-650 °С. Эта методика в большей степени близка именно к отпуску металлов, но она также позволяет сократить интенсивность старения.

Как самостоятельно состарить металл?

Выбор метода создания интерьерного стиля, который предполагает наличие в оформлении следов старины, довольно широк. Для ценителей такого стиля не всегда по карману приобрести настоящие старые предметы. Выход из этого положения – имитирование старинных металлов. Как правильно осуществить покраску металла под старину своими руками? Окрашивание осуществляется поэтапно:

  1. Подготовка поверхности к покраске. Избавляемся от загрязнений, ржавчины и следов жира процессом шлифовки и обработкой растворителем.
  2. Грунтование металла. Данным способом достигаем образование шероховатостей на поверхности для лучшего сцепления краски. Грунтовку выбираем специальную по металлу.
  3. Нанесение выбранной металлизированной краски. Специалисты советуют выполнять процесс с помощью обычной кисти, так состаривание достигается наилучшим образом.
  4. Этап состаривания. Когда краска высохнет, покрываем поверхность специальным кракелюрным лаком. Именно после этого шага металлический предмет покрывается трещинками, которые создают эффект старого изделия.

На видео: мастер-класс по нанесению патины на кованный металл.

Приступаем к работе

Как мы уже говорили, для обработки металла «под старину» лучше выбрать погожий солнечный день и выполнять все операции под открытым небом. Но если это невозможно, то позаботьтесь о том, чтобы помещение, где вы работаете, хорошо вентилировалось или, хотя бы, проветривалось. Процесс искусственного «ржавения» железа состоит из нескольких этапов:

  • Тщательно очистите железный предмет от пыли, масел и других загрязнений. Если его поверхность окрашена, то следует удалить лакокрасочное покрытие механическим или химическим способом.
  • Обработайте поверхность металла наждачной бумагой до легкой шероховатости. Это сделает реакцию окисления металла более активной.
  • Установите пластиковую емкость на ровное основание и поместите в нее подготовленную деталь.
  • Защитите глаза очками, а руки – резиновыми перчатками. Пренебрегая средствами защиты, вы подвергаете свой организм серьезной опасности.
  • Наносим уксус на предмет, помещенный в емкость, используя распылитель.
  • Дайте кислоте вступить в реакцию с металлом. Появление ржавчины станет заметно уже через несколько минут.
  • Смешайте два стакана перекиси водорода, четыре столовые ложки уксуса и полторы чайные ложки поваренной соли в пластиковой бутылке. Закрепите на емкости распылитель и начните наносить получившуюся смесь на металл. Если пропорции выдержаны правильно, то реакция будет мгновенной – на поверхности металла появятся пузыри, а уже начавшаяся появляться после первоначальной обработки ржавчина активизируется еще больше.
  • Оставьте изделие сохнуть с нанесенным на него составом на 5-10 минут. В случае, если обрабатывается большая площадь, может потребоваться несколько больше времени.
  • Для того, чтобы получить легкий налет старины, достаточно однократной обработки. Но в том случае, если нужно получить очень ржавую вещь, процесс придется повторить 2-4 раза.
  • После достижения ожидаемого результата, извлеките предмет из пластиковой емкости, а оставшийся в ней раствор разбавьте водой и вылейте в канализацию.
  • Чтобы сохранить получившийся эффект ржавчины, нанесите на «состаренную» поверхность прозрачный акриловый герметик. Защитный слой не только предотвратит окрашивание ржавчиной контактирующих с деталью предметов, но и остановить процесс коррозии, который может продолжиться уже без вашего участия и, в конце концов, полностью разрушить предмет.

Полученная в результате такой обработки ржавчина неотличима от образовавшейся естественным способом. Акриловый барьер позволит металлу сохранять стабильный внешний вид долгие годы и при этом сам будет незаметен.

Как состарить металл — Полезные советы — 2020

На сегодняшний день металлические детали и поверхности пользуются огромным спросом при оформлении интерьера. Ими декорируется мебель и аксессуары.

Востребованным является состаренный металл: с шершавой поверхностью и разными ее цветовыми оттенками. Подобные детали декора наделяют интерьер либо предметы одежды определенной солидностью, проверенной временем.

Метод быстрого состаривания металлических изделий

Часто для различных творческий идей необходимы старинные кнопки, иголки, булавки, гвозди, подковы и т.д. Быстро состарить такие металлические изделия можно с помощью уксуса (1/4 стакана) и соли (2 столовые ложки).

  1. Смешивают оба вещества и в полученный раствор погружают металлическую деталь.
  2. Состав перемешивают, накрывают крышкой с отверстиями и оставляют на 12 часов.
  3. Затем детали достают и просушивают на газете.
  4. Если образовались излишки ржавчины, можно зачистить их наждачной бумагой.

Для работы с раствором лучше взять стеклянную или пластиковую посуду, стойкую к химическим веществам. Перемешивать компоненты надо деревянной, пластиковой или фарфоровой ложкой. Тара необходима большего объема, поскольку после погружения в раствор металлической детали жидкость начнет пениться.

Если работы проводятся не на улице, то следует использовать хорошо проветриваемое помещение.

Для состаривания металла потребуется:

двууглекислая сода либо активные кислоты,

Последовательность работ

— Методов металлообработки и декоративного оформления металлов в настоящее время много, чему способствует развитие химической промышленности. Многие способы состаривания металла дошли к нам еще из далекого прошлого. Поэтому метод декоративной обработки металла необходимо выбирать в зависимости от желаемого результата и вида используемого металла.

— До начала работ необходимо очистить поверхность материала от всевозможных загрязнений. Результаты труда во многом определяются именно качеством проведения данного этапа

Допускается изделие осторожно отжечь, что избавит его от оставшейся смолы либо иных примесей

Медные и латунные сплавы следует заблаговременно отбелить в растворе серной кислоты слабой концентрации, для железа в подобном случае рекомендуется использовать серную кислоту, для изделий из алюминия – двууглекислую соду.

Все предметы после обработки необходимо тщательно промыть и очистить щеткой с металлическим ворсом. Только после этого можно приступать к самой отделке.

— Состарить латунь и медь поможет азотная кислота

Главное – соблюдать меры предосторожности (все работы следует выполнять на открытом воздухе), так как данная кислота выделяет опасные испарения

Ватный тампон необходимо намотать на деревянную палочку. Этим приспособлением и выполняется обработка поверхности металла азотной кислотой либо ее раствором.

— Концентрация кислоты, время обработки металла и степень последующего нагрева – это основные факторы, которые определяют будущий цвет поверхности.

— Если выбор сделан в пользу изделий из железа, то их необходимо обработать олифой сразу после очистки. Затем предмет нагревается до 300-450C. Более равномерная поверхность получится при использовании печи. Более светлые тона поверхности можно получить за счет азотной кислоты.

— Чтобы декорировать либо состарить алюминиевую поверхность, следует воспользоваться копотью либо керосином. Данные вещества максимально подчеркнут все особенности в рельефе и придадут поверхности неповторимость.

Процесс старения

Старение в качестве температурной обработки используется как заключительная операция. Применима к тем металлам и сплавам, у которых пресыщенный твердый раствор может выделять избыточный компонент и самопроизвольно распадаться.

После проведения процедуры старения у металла увеличиваются твердость с прочностью, но при этом снижаются вязкость с пластичностью, но эти значения сохраняются на протяжении срока работы.

Старение стали производится для изменения внутренней структуры после закалки. Полученный твердый раствор феррита пресыщенный углеродом и азотом при нагревании распадается. В зависимости от количества содержания углерода в сплаве внутренняя структура может приобретать форму:

  • дискообразную (в виде тонких пластинок);
  • сферическую;
  • кубическую;
  • игольчатую.

Искусственное старение металла (термообработка) применяется к тем сплавам, в которых растворяемость одного элемента в твердом состоянии значительно снижена. Это проявляется при снижении температуры.

Во время искусственного старения в сталях с низким содержанием углерода, не выше 0,05%, распадается пресыщенный твердый альфа раствор. При этом выделяются избыточные фазы. Такая метаморфоза приводит к тому, что снижается пластичность, но приводит к увеличению твердости и прочности.

Модель Орована

На рисунке показана модель Орована, которая иллюстрирует перемещение дислокаций. Максимального эффекта добиться возможно при естественном старении, но время затраченное на это будет значительным. Увеличить скорость протекания процесса можно искусственным старением, но при этом прочностные характеристики будут снижены.

Твердость в зависимости от времени старения

На графике отчетливо видно, что сокращение времени старения не позволяет получить высокую твердость.

Течение процесса старения во многом зависит от углерода и азота. Особенно это заметно в малоуглеродистых сталях. Азот с уменьшением температуры начинает хуже растворятся в альфа железе. Например, при температуре 590°С растворенного азота содержится 0,1%, но уже при 20°С его содержание снижается до 0,004%. При старении альфа раствор выделяет нитриды. Поэтому влияние азота менее выражено по сравнению с тем же углеродом при температурном воздействии.

При увеличении углерода в сталях увеличивается эффект изменения структуры, получаемый при термическом воздействии. Объем углерода, максимум которого может раствориться в альфа железе составляет 0,02-0,04%. При таком содержании закаленное изделие, подвергнутое естественному старению обладает твердостью в полтора раза выше чем после отжига.

Алюминиевые и алюминисто-медные сплавы подвергаются деструкции при различных температурах (свыше 100°С) из-за различия в температуре распада структуры разных металлов. Так выделяют низкотемпературное и высокотемпературное изменение структуры.

Распад твердого раствора проходит по двум путям. В первом случае это образование и рост частиц фазы идет по всему объему. Во втором случае распад прерывистый (ячеистый). Во время него ячейки растут колониями. У колоний структура ячеистая, а рост идет от границы зерна и движется во внутрь, уменьшая размер.

Влияние состава в двойных системах

На рисунке линия Атпр схематично показывает, как влияет содержание легирующего элемента в двойном сплаве на прирост твердости при старении по режиму, обеспечивающему максимальное упрочнение. Подобный график может характеризовать влияние состава и на прирост предела прочности или предела текучести при старении.

Схема зависимости

Схема зависимости максимально возможного прироста твердости при старении от состава сплава в двойной системе: ∆H — разность значений твердости состаренного и закаленного сплава.

В сплавах с концентрацией компонента В ниже C1 старение невозможно, так как в них нельзя получить пересыщенный твердый раствор (закалка невозможна). Во всех сплавах с концентрацией легирующего элемента больше C1 при закалке фиксируется персыщенный твердый раствор, и старение возможно.

Если эти сплавы подвергать старению по оптимальному для каждого из них режиму, обеспечивающему максимальное упрочнение, то можно ожидать, что с увеличением концентрации второго компонента прирост твердости при старении будет возрастать (участок тп), достигать максимума и затем постепенно снижаться (участок пр).

В сплаве C3 при прочих равных условиях можно получить более высокую плотность выделений, чем в сплаве C2, из-за большего пересыщения твердого раствора. Следовательно, у сплава С можно получить большее упрочнение, чем у сплава C2.

Теоретически эффект старения должен быть максимален у сплава C5, состав которого отвечает точке предельной растворимости при эвтектической температуре. Практически же невозможно получить α-раствор состава C5, так как для этого потребовалось бы закаливать сплав точно с температуры плавления эвтектики.

Так как температуру закалки во избежание пережога выбирают ниже температуры солидуса, то максимальная пересыщенность раствора и максимальное упрочнение при старении достигаются при концентрации легирующего элемента в сплаве несколько левее точки предельной растворимости, например в сплаве состава С4. Уменьшение упрочнения на участке пр объясняется следующим. В сплавах C6 и C7, закаленных с одной температуры, α-раствор имеет одинаковый состав (точка r). Следовательно, в этих сплавах плотность выделений в α-фазе после старения при одинаковой температуре будет одной и той же и прирост твердости α-раствора в обоих сплавах должен быть одинаковым. Но в закаленных сплавах C6 и C7, кроме первичных α-кристаллов, находится еще и избыточная β-фаза из эвтектики.

В сплаве C7 ее больше, а α-фазы меньше, чем в сплаве C6 (rs > rq). Так как упрочнение при старении происходит в результате распада α-раствора, то из-за меньшего его количества прирост твердости сплава C7 должен быть ниже, чем у сплава C6. Иными словами, при одинаковом приросте микротвердости первичных α-кристаллов твердость всего сплава C7 при старении растет слабее из-за большего количества «балластной» β-фазы, не участвующей в старении.

Прочность состаренного сплава зависит от исходного уровня — прочности закаленного сплава. Так как прочность α-раствора возрастает с увеличением в нем концентрации легирующего элемента, то сплавы, близкие по составу к точке предельной растворимости при эвтектической температуре, обладают высокой прочностью в закаленном состоянии и большим упрочнением при старении. Отсюда следует вывод, что составы наиболее прочных стареющих сплавов находятся на диаграммах состояния вблизи точек предельной растворимости.

Роль пересыщенности твердого раствора иллюстрирует рисунке . При переходе от сплава алюминия с 2% Cu к сплаву с 4,5% Cu твердость в точках максимума на кривых старения при 190 °С возрастает. Это обусловлено, во-первых, ростом твердости исходного закаленного сплава и, во-вторых, увеличением прироста твердости при старении.

Из-за более высокой пересыщенности раствор распадается быстрее, следовательно, при меньшей продолжительности старения достигается максимум упрочнения и начинается перестаривание (смотрите на рисунок смещение максимума по оси времени при переходе от сплава с 2% Cu к сплаву с 4,5% Cu).

«Теория термической обработки металлов»,И.И.Новиков

Технология изготовления

Патенированные изделия производятся в заводских условиях и в мастерских. Ассортимент может быть ограничен, но есть возможность сделать индивидуальный заказ. Ретро-зеркала изготавливаются по уникальным методикам искусственного состаривания. В результате получается интересный рисунок и оригинальные эффекты.

Важно! Винтажные изделия декорируются вручную. Применяются следующие техники:

Применяются следующие техники:

  • состаривание с использованием щелочей;
  • техника «Гламизе»;
  • нанесение рисунка в стиле ретро.

Чтобы получить винтажное изделие, определенные участки вытравливаются при помощи химического раствора. Процесс проводится вручную. На поверхности выступает рисунок, у которого нет аналогов. Обработка щелочами помогает создать эффект состаренности.

Французская техника «Гламизе» состоит в том, что мастер процарапывает иглой на зеркале узоры и рисунки. Затем изделие покрывается слоем краски. Оно хорошо смотрится в винтажном багете. На поверхность наносят узоры, имитирующие «потрепанность временем». Для усиления эффекта используют поталь. Это листы металла, имитирующие сусальное золото.

Как состарить своими руками в домашних условиях?

Изготовить зеркало в стиле ретро несложно. Существует несколько простых и нетривиальных методов.

  1. Нужно развести водой акриловый клей (1:1), нанести его на стекло и сверху приклеить фольгу. Это способ отличается быстрым эффектом.
  2. Более сложный подход подразумевает нанесение на очищенную поверхность спрея с азотной кислотой. К зеркалу прижимаются стеклянные или пластиковые предметы, зубной щеткой натирается поверхность вокруг них. Можно применить зубочистку или какой-нибудь острый инструмент.
  3. Ретро-эффект достигается нанесением на поверхность патинированного лака или кракелюра.

Нужно помнить, что вода льется на кислоту, а не наоборот. Для разведения нужна дистиллированная вода.

Предлагаем посмотреть мастер-класс по изготовлению состаренного зеркала:

Акриловым спреем

Акриловый серебристый спрей подходит для состаривания поверхностей. Зеркало вынимают из рамы, обрабатывают баллончиком края.

Эффект старины достигается за счет того, что центральная часть изделия заметно светлее.

Метод максимально прост в исполнении. Можно сделать красивую и стильную вещь в домашних условиях.

Работу с баллончиком лучше проводить на улице или в другом помещении, но не в квартире.

Раму можно состарить для усиления эффекта.

Кислотой

Химикаты применяются для создания более реалистичного эффекта. В зависимости от того, какой результат хочется получить, выбирается тот или иной состав.

Для новичков подходит «царская водка». Ее советуют наносить на заднюю поверхность изделия. Обязательно использовать средства защиты, периодически проветривать помещение. Кислота сильно разъедает поверхность. Если перестараться, можно получить не винтажное зеркало, а обычное стекло.

Смотрите видео о то, как правильно состарить зеркало, при помощи “царской водки”:

Спреем для снятия краски

  1. Зеркало вынимают из рамы, обратную сторону покрывают спреем для снятия краски.
  2. Зеркальное покрытие удаляют с помощью шпателя. Можно повторить попытку, если краска плохо облазит.
  3. Поверхность, пока она влажная, протирают тряпочкой.
  4. Зеркальную поверхность обрабатывают из пульверизатора с соляной кислотой. Особенно тщательно обрабатывают края и промакивают поверхность тканью.
  5. Заключительный штрих – покрытие зеркала влажной краской.

Альтернативные методы

Быстро и эффективно состарить поверхность можно, потерев ее наждачкой мелкой абразивности и покрыв краской с эффектом серебра. Царапины делаются иглой. Чтобы избежать уничтожения амальгамы, подкладывают фольгу. Рисунок можно посмотреть в интернете или придумать самостоятельно. Должен получиться эффект потрескавшейся поверхности.

Состаренная рама – отличное дополнение к винтажному стеклу. Современные оправы не годятся для обрамления, поскольку выглядят эклектично и нелепо. Зеркало в стиле ретро само по себе является арт-объектом. Обыграть его можно, добавив в интерьер винтажных предметов декора.

СТАРЕ́НИЕ МЕТА́ЛЛОВ

Авторы: М. А. Штремель

СТАРЕ́НИЕ МЕТА́ЛЛОВ, из­ме­не­ние свойств ме­тал­лов и спла­вов, про­те­каю­щее са­мо­про­из­воль­но в про­цес­се дли­тель­ной вы­держ­ки при ком­нат­ной темп-ре (ес­те­ст­вен­ное ста­ре­ние) ли­бо при уме­рен­ном на­гре­ве (ис­кус­ст­вен­ное ста­ре­ние). С. м. про­во­дит­ся как спец. окон­ча­тель­ная опе­ра­ция тер­ми­че­ской об­ра­бот­ки для боль­шо­го чис­ла спла­вов, ко­то­рая обес­пе­чи­ва­ет по­лу­че­ние ком­плек­са не­об­хо­ди­мых ме­ха­нич. или фи­зич. свойств.

Ста­ре­ние, или «дис­пер­си­он­ное твер­де­ние», – осн. спо­соб уп­роч­няю­щей тер­мич. об­ра­бот­ки спла­вов на ос­но­ве цвет­ных ме­тал­лов – Al, Mg, Cu, Ni и др.; про­во­дит­ся при вы­держ­ке спла­ва ни­же темп-ры пред­ше­ст­вую­щей за­кал­ки с це­лью вы­де­ле­ния из твёр­до­го рас­тво­ра дис­перс­ных (0,01–1 мкм) вклю­че­ний, что при­во­дит к по­вы­ше­нию проч­но­сти.

В спла­вах на ос­но­ве же­ле­за при ста­ре­нии (при 20–300 °C и вы­держ­ке от не­сколь­ких ча­сов до не­сколь­ких лет) про­ис­хо­дит по­вы­ше­ние пре­де­ла те­ку­че­сти по ме­ре пе­ре­хо­да со­дер­жа­щих­ся в спла­вах N и C в сег­ре­га­ции (хи­мич. не­од­но­род­но­сти) и вы­де­ле­ния на дис­ло­ка­ци­ях. В за­ви­си­мо­сти от пред­ше­ст­вую­щей об­ра­бот­ки спла­ва ста­ре­ние мо­жет быть двух осн. ти­пов – за­ка­лоч­ное и де­фор­ма­ци­он­ное. Наи­боль­шее прак­тич. зна­че­ние име­ет де­фор­мац. ста­ре­ние, ко­то­рое в от­ли­чие от за­ка­лоч­но­го мо­жет про­ис­хо­дить при низ­ком со­дер­жа­нии при­мес­ных ато­мов в твёр­дом рас­тво­ре; оно на­блю­да­ет­ся прак­ти­че­ски для все­го диа­па­зо­на со­дер­жа­ния С в ста­ли, в то вре­мя как за­ка­лоч­ное да­ёт за­мет­ный эф­фект в осн. толь­ко для низ­ко­уг­ле­ро­ди­стых ста­лей. В слу­чае ко­гда де­фор­мац. ста­ре­нию пред­ше­ст­ву­ет хо­лод­ная пла­стич. де­фор­ма­ция, уп­роч­не­ние ста­ли по­вы­ша­ет­ся, но не­сколь­ко сни­жа­ет­ся пла­стич­ность. Ди­на­мич. де­фор­мац. С. м. – про­цесс ста­ре­ния, про­те­каю­щий не­по­сред­ст­вен­но в хо­де пла­стич. де­фор­мации; та­кую «тё­п­лую де­фор­ма­цию» ни­же тем­пе­ра­тур рек­ри­стал­ли­за­ции ис­поль­зу­ют для до­пол­нит. уп­роч­не­ния, напр., пру­жин­ной про­во­ло­ки и лен­ты.

Ста­ре­ние ста­ли мо­жет про­яв­лять­ся в ухуд­ше­нии пла­стич­но­сти и вяз­ко­сти за вре­мя дли­тель­ной экс­плуа­та­ции при кли­ма­тич. темп-рах. К про­цес­су соб­ст­вен­но С. м., в т. ч. де­фор­ма­ци­он­но­го, до­бав­ля­ет­ся де­гра­да­ция по­верх­но­ст­но­го слоя за счёт из­но­са, кор­ро­зии и пр. Для пре­дот­вра­ще­ния от­ри­цат. эф­фек­та С. м. в «не­ста­рею­щих ста­лях» по­ни­жа­ют со­дер­жа­ние C и N (до 10–3% по мас­се) или свя­зы­ва­ют их в со­еди­не­ния (TiC, AlN и др.). Экс­пресс-кон­троль ста­ли на воз­мож­ное С. м. – срав­не­ние удар­ной вяз­ко­сти до и по­сле хо­лод­ной де­фор­ма­ции и вы­держ­ки при 250 °C.

Технологии состаривания горных пород

Технологии декоративного преображения горных пород достаточно разнообразны и связаны с физико-техническими характеристиками обрабатываемой поверхности. Мягкие образцы (туф, травертин, мрамор) чаще всего подвергают кислотному травлению либо механическому воздействию средних по твердости абразивов.

Для особо прочных горных пород (классический гранит, габбро диабаз и прочие интрузивы) применяют технологии искусственного старения двух типов:

  • Механические представляют собой бучардирование – ударно-вращательное воздействие на камень зубчатыми молотками-бучардами, закрепленными на вращающихся дисках. В результате твердосплавные иглы создают на гранитной поверхности оригинальный рельефный рисунок.
  • Термические предполагают использование высокотемпературных газовых горелок, выжигающих из поверхностного слоя породы кристаллы наименее тугоплавких минералов. Отличие такой технологии от первого метода состоит в том, что поверхность камня после обработки может немного изменить цвет, став более светлой.

Режимы термической обработки деформируемых сплавов алюминия

Горячее деформирование

Марка сплаваОптимальная температура (°С)Продолжительность выдержки при этой температуре (часы)
Al 99,5380 — 5001 — 2
Al-Cu4-Mg1400 — 4504 — 8
Al-Cu-Ni-Mg-Fe420 — 4704 — 8
Al-Zn6-Mg-Cu440 — 4604 — 8
Al-Mg-Si480 — 5202 — 4
Al-Mg400 — 4502 — 4
Al-Mg5330 — 4003 — 6
Al-Mg-Mn400 — 4502 — 4
Al-Mn450 — 5001 — 2

Полный отжиг

Марка сплаваТемпература (°С)Продолжительность выдержки при этой температуре (часы)Способ охлаждения
Al 99,5360 — 4002 — 6На воздухе
Al-Cu4-Mg1330 — 4201 — 6Медленное в печи; быстрое охлаждение 40 — 60 град/ч до температуры 200°С
Al-Cu-Ni-Mg-Fe340 — 4001 — 6Медленное в печи; быстрое охлаждение 40 — 60 град/ч до температуры 200°С
Al-Zn6-Mg-Cu420 — 4402Медленное в печи; быстрое охлаждение 30 — 50 град/ч
Al-Mg-Si360 — 4004 — 8Медленное в печи; быстрое охлаждение 60 — 100 град/ч до температуры 200°С
Al-Mg360 — 4002 — 4На воздухе
Al-Mg5360 — 4002 — 4Медленное в печи
Al-Mg-Mn360 — 4001/2 — 3На воздухе
Al-Mn500 — 550 (быстрый нагрев)1 — 4На воздухе

Отверждение

Марка сплаваТемпература закалки (°С)Продолжительность выдержки при этой температуре (часы)Температура старения (°С)Продолжительность старения (часы)
Al-Cu4-Mg1490 — 5051/4 — 1, ваннаПри нормальной температуре5 дней
Al-Cu-Ni-Mg-Fe520 — 5401/2 — 1, ванна180 — 19512 — 14 ч
Al-Zn6-Mg-Cu465 — 4755 — 15 мин, ванна; 10 — 30 мин, воздушная печь130 — 14016 ч
Al-Mg-Si520 — 5351/3 — 1, ванна155 — 1604 — 6 ч

Отпуск

Отпуск – это завершающий этап термической обработки сплавов, определяющий конечную структуру металла. Основная цель отпуска является снижение хрупкости металлического изделия. Принцип заключается в нагреве детали до температуры ниже критической и охлаждении. Поскольку режимы термической обработки и скорость охлаждения металлических изделий различного назначения могут отличаться, то выделяют три вида отпуска:

  • Высокий – температура нагрева от 350-600 до значения ниже критической. Данная процедура чаще всего используется для металлических конструкций.
  • Средний – термообработка при t 350-500, распространена для пружинных изделий и рессор.
  • Низкий – температура нагрева изделия не выше 250 позволяет достичь высокой прочности и износостойкости деталей.

Покраска под старинную латунь

Декоративная краска для ковки может имитировать и другой красивый сплав – латунь. Как и бронза, он имеет теплый золотистый оттенок. Технология окрашивания под латунь напоминает декорирование под бронзу с патиной.

Можно применять следующий способ:

  • на очищенный и загрунтованный металл наносят 1 слой латунной краски;
  • после высушивания покрывают изделие кракелюрным лаком: покрытие образует мелкие трещинки;
  • чтобы усилить выразительность покрытия, поверх лака окрашивают жженой умброй или полупрозрачным темным лаком, нанося тонкий слой и стараясь втереть его в потрескавшуюся поверхность;
  • после высыхания изделие покрывают прозрачным акриловым лаком.

Подобным способом отделывают и поверхности под старинную медь, используя для первичного окрашивания состав с медной пудрой. В отличие от золотистых латуни и бронзы металлизированная краска имеет красноватый оттенок.

Читайте далее:

Как и чем красить изделия из гипса

Способы окраски изделий под дерево

Покраска дерева под старину для имитации антиквариата: секреты декорирования

Технология покраски декоративной штукатурки: выбор краски и колера, создание различных эффектов

Чем покрасить изделия из ДВП: особенности обработки материала

Искусственное старение

Поскольку данный процесс не всегда приводит к полной утрате эксплуатационной ценности материала, а также способствует наращиванию некоторых качеств, нередко используется искусственное старение. Например, эта методика применяется к сплавам алюминия и титана в целях повышения их прочности. Достигается же этот эффект посредством термической обработки. Если естественное старение металла может происходить очень медленно даже при нормальной комнатной температуре, то искусственный процесс требует специальной закалки

Но важно учитывать принципиальное различие этого метода и технологии отпуска металла. Старение в искусственно созданных условиях обуславливает повышение твердости и прочности, но также способствует и уменьшению пластичности

Закалка

Закалка – это манипуляция со сплавом, целью которой является достижение мартенситного превращения металл, обеспечивающее понижение пластичности изделия и повышение его прочности. Закалка, равно как и отжиг, предполагает нагрев металла в печи выше критической температуры до температуры закалки, отличие состоит в большей скорости охлаждения, которое происходит в ванне с жидкостью. В зависимости от металла и даже его формы применяют разные виды закалки:

  • Закалка в одной среде, то есть в одной ванне с жидкостью (вода – для крупных деталей, масло – для мелких деталей).
  • Прерывистая закалка – охлаждение проходит два последовательных этапа: сперва в жидкости (более резком охладителе) до температуры приблизительно 300 , затем на воздухе либо в другой ванне с маслом.
  • Ступенчатая – по достижению изделием температуры закалки, его охлаждают какое-то время в расплавленных солях с последующим охлаждением на воздухе.
  • Изотермическая – по технологии очень похожа на ступенчатую закалку, отличается только временем выдержки изделия при температуре мартенситного превращения.
  • Закалка с самоотпуском отличается от других видов тем, что нагретый метал охлаждают не полностью, оставив в середине детали тёплый участок. В результате такой манипуляции изделие приобретает свойства повышенной прочности на поверхности и высокой вязкости в середине. Такое сочетание крайне необходимо для ударных инструментов (молотки, зубила и др.)

Выбор температуры и продолжительности старения

После предварительной оценки температурного уровня старения по или по аналогии с другими сплавами на базе того же металла экспериментально отрабатывают режим старения, строя графики, подобные рисуноки и .

Как известно, старение подразделяют на естественное, происходящее при комнатной температуре, и искусственное, требующее нагревания до определенной температуры.

В большинстве стареющих сплавов вылеживание при комнатной температуре после закалки не дает такого изменения свойств, которое можно было бы практически использовать. Механические свойства закаленных медных, никелевых и многих других сплавов вообще не изменяются при комнатной температуре, так как она слишком низка для развития в них диффузионных процессов.

В алюминиевых сплавах (дуралюминах и др.) образование зон ГП при естественном старении приводит к сильному упрочнению, что широко используют в промышленности.

Понятия «естественное» и «искусственное» старение характеризуют условия его проведения, но однозначно не определяют характер структурных изменений в пересыщенном твердом растворе.

Если исключить из рассмотрения легкоплавкие сплавы, у которых естественное старение протекает при высокой гомологической температуре (для свинцовых сплавов — около 0,5 Тпл) и приводит к далеко зашедшему распаду, то можно считать, что у большинства сплавов при естественном старении образуются только кластеры.

В то же время при искусственном старении в зависимости от его температуры и продолжительности распад раствора останавливается или на зонной стадии, или на стадии выделения промежуточных фаз либо доходит до коагуляции выделений стабильной фазы.

И. Н. Фридляндер предложил параллельно с понятием естественное и искусственное старение использовать понятия зонное и фазовое старение. Зонное старение алюминиевых сплавов может быть естественным и искусственным и заканчивается на стадии образования зон ГП.

Фазовое старение алюминиевых сплавов, как правило, бывает искусственным. Исключение составляют многолетние выдержки при комнатной температуре сплавов на базе системы Al — Zn — Mg

Практически важно, что сплав после зонного и фазового старения характеризуется разным комплексом свойств

Для зонного старения алюминиевых сплавов характерны большое относительное удлинение (δ > 10 / 15%), значительная разница между пределами прочности и текучести (σ0,2 / σв = 0,7 / 0,8) > высокое сопротивление удару и стойкость против коррозии под напряжением. Зонное старение бывает только упрочняющим.

Фазовое старение может быть упрочняющим и разупрочняющим (перестраивание). Для упрочняющего фазового старения характерны пониженное относительное удлинение, малая разница между пределами прочности и текучести (σ0,2 / σв = 0,8 / 0,95), пониженная ударная вязкость и пониженная стойкость против коррозии под напряжением.

Подразделение старения на зонное и фазовое в значительной мере условно. Во-первых, условно само подразделение выделений на зоны ГП и промежуточные фазы (смотрите Структурные изменения при старении), что нашло отражение в двойственном названии зоны ГП2-фаза θ˝. Во-вторых, при распаде раствора зоны ГП заменяются выделениями промежуточных фаз постепенно и могут сосуществовать с ними длительное время (смотрите кривые старения для сплавов алюминия с 4 и 4,5% Cu на рисунке ).

В-третьих, моменты появления промежуточной фазы или полного исчезновения зон ГП могут не отразиться на кривых изменения свойств.

Без прямых структурных исследований, измеряя только свойства, нельзя однозначно сказать, с каким структурным состоянием мы имеем дело. Однако подразделение старения на зонное и фазовое, несмотря на его условность, полезно, так как позволяет ориентироваться в выборе режима старения для получения определенного комплекса свойств.

Оптимальный режим старения часто назначают, исходя из требования достигнуть максимальную прочность. Но для многих изделий критерием оптимальности режима старения служит не максимальная прочность, а сочетание разных свойств.

«Теория термической обработки металлов»,И.И.Новиков

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий