Упрочнение низколегированной стали
1.2 Дисперсионное твердение
Дисперсноупрочненным называют материал, упрочненный включениями тугоплавких соединений или оксидов, вводимых в смесь или образующихся вследствие внутреннего окисления и не растворяющихся при спекании или эксплуатации. Таким образом, наиболее характерной особенностью материалов данного класса является наличие в металлической основе тонкодисперсных включений фазы-упрочнителя, равномерно распределенных между частицами металла и химически инертных к ним.
Наиболее эффективное упрочнение обеспечивается при содержании упрочняющей фазы 3-15% (объемн.), размере ее частиц до 1 мкм (лучше 0,01-0,05 мкм) и среднем расстоянии между ними 0,1-0,5 мкм. Дисперсноупрочненные материалы сохраняют микрогетерогенное строение и дислокационную субструктуру, формирующуюся в процессе их деформации и термической обработки, а следовательно, и работоспособность вплоть до 0,9-0,95 Тпл матрицы.
При создании дисперсноупрочненного материала решают четыре основные задачи:
1) выбор фазы-упрочнителя и ее объемного содержания;
2) выбор способа введения фазы-упрочнителя в матрицу;
3) выбор способа получения компактного материала;
4) выбор режимов ТО и ТМО спеченных материалов.
Требования к фазе-упрочнителю:
- высокая свободная энергия образования;
- малая скорость диффузии компонентов фазы в матрицу и малая растворимость их в ней;
- высокая чистота и большая суммарная поверхность частиц дисперсной фазы.
К упрочняющим фазам с такими свойствами можно отнести оксиды, карбиды и нитриды переходных металлов, интерметаллиды типа Ni3AI, MnAI6, некоторые тугоплавкие металлы.
Допустимое объемное содержание упрочняющей фазы определяется технологическими возможностями получения равномерного распределения ее частиц выбранной дисперсности.
Способ введения частиц фазы-упрочнителя в матрицу зависит от выбора типа структуры дисперсноупрочненного материала, которая может быть дисперсной (рис. 1, а) или агрегатной (рис. 1, б); в реальных материалах эти структуры сосуществуют, хотя стремятся к более предпочтительной дисперсной структуре.[1]
a) б)
Рис. 1. Типы структур в дисперсноупрочненных материалах: а -дисперсная; б -агрегатная