Твердение металлов

[hardening] — повыш. прочн. сталей и сплавов, связ. с выдел, дисперсных частиц вторич. фаз (карбидов, нитридов, их комплекс, соедин. — карбонит-ридов, интерметаллидов) и изменен, структуры матрицы при распаде пересыщ. тв. р-ра в ходе заключит, операции термич. обработки; сопровожд., как прав., сниж. пластичн. и вязк. металла. Предложены два механизма упрочн. сталей и сплавов вторич. фазами: для случая «жестких» некогерент. частиц, модуль сдвига к-рых больше модуля сдвига матрицы — механизм Орована (Е. Orovan — англ, металло-физик), согласно к-рому дислокации при своем движ. удержив. частицами, пока прилаг. напряж. не будет достат., чтобы линия дислокации прогнулась и прошла м-ду частицами, оставив вокруг них дислокац. петли; для случая «мягких» когерент. частиц или зон — механизм Мотта-Набарро (N. Е. Mott и F. R. Н. Nabarro — англ, металлофизики), согласно к-рому дислокации при движ. перерез, частицы, и при этом затрачивается дополнит, энергия на образов, либо дислокаций несоответствия, либо дополнит, пов-ти раздела «матрица — выдел.». В реальных дисперс.-тверд, сталях и сплавах действуют одноврем. оба механизма упрочн. Однако относит, вклад каждого из них может изменяться в завис, от природы тв. р-ра и режимов термич. обработки:

вторичное твердение [secondary hardening] — увелич. тверд, закал, сталей, легир. карбо- и нитридообраз. элементами, при отпуске в рез-те образов, в структуре кластеров из атомов легир. элемента и С (N), а тж. мелкодисперсных частиц спец. карбидов (нитридов) пре-имуш. Ме2С (напр., Мо2С, W2C) и (или) МеС (VC, NbC). В.т. при отпуске мартенсита может проявл. двояко. Во-первых, в замедл. ра-зупрочн. или стабилиз. уровня тверд, при отпуске в интервале 450—600 °С. В этом случае роль выделений новых карбидных (карбидо-нитридных) частиц сводится гл. обр. к зак-репл. исх. дефектов или к компенсации потери прочн. при коагуляции низкотемп-рных карбидных фаз вследствие появл. новых частиц и новых дефектов. Во-вторых, в появл. «пика» вторич. тверд., если возраст, прочн. из-за выдел, новых частиц спец. карбидов и фор-мир. при этом дефектов структуры матрицы значит, превысит исх. прочн. отпущ. мартенсита. «Пик» вторич. тверд, будет выражен тем ярче, чем больше эффект в. т. и чем ниже уровень фона, на к-ром он проявл. При дальнейшем повыш. темп-ры отпуска тв. стали сниж., а пластичн. и вязк. возраст, вследствие коагуляции частиц спец. карбидов и связ. с этим необрат, структурных измен, матрицы (см.тж. Отпуск). В. т. — осн. способ упрочн. высокопр. конструкц. (в т.ч. мартенситно-стар.), теплост. инструмент, (для гор. деформир., быстрореж.), жаропр. и др. сталей;

дисперсионное твердение [dispersion hardening] — упрочн. сплавов на основе Fe и цв. металлов при отпуске или искусств, стар, в рез-те образов, при распаде пересыщ. тв. р-ра кластеров и (или) мелкодисперс. частиц второй фазы. Многообразие факторов структу-рообразов. при распаде пересыщ. тв. р-ров — степ, пересыщ., вид и концентр, дефектов кри-сталлич. строения матрицы, дисперсн. и объем, доля выдел, новых фаз — опред. широкие воз-мож. регулир. структуры и св-в дисперс.-тверд. сплавов. Обычная схема термич. обработки для д. т.: закалка из обл. устойч. однофаз. сост. и отпуск или искусст. стар, при темп-ре, к-рая соотв. достат. пересыщ. тв. р-ра и повыш. диф-фуз. подвижн., чтобы достигался эффект упрочн. за технологич. приемл. время (см. Старение металлов). Д. т. — преимущ. способ упрочн. сплавов на основе Fe (аустенит., феррит, и переход, классов) и цв. металлов, предназнач. для работы при повыш. темп-pax, магн.-тв. и др. сплавов.