Rozwój technologii obróbki cieplnej stopów

Obróbka cieplna odlewów w wysokiej temperaturze ze stopów na bazie niklu, odnosi się do produktów ze stopów w wysokiej temperaturze na bazie niklu w stanie po odlaniu, z zastosowaniem ogrzewania, izolacji i hartowania w procesie przetwarzania, w celu uzyskania oczekiwanej mikrostruktury i właściwości mechaniczne klasy technologii obróbki cieplnej materiałów metalowych. Pozytywne znaczenie ma badanie wpływu obróbki cieplnej na mikrostrukturę stopów w celu poznania mechanizmu dobrej obróbki cieplnej w celu poprawy właściwości wysokotemperaturowych stopów. Wśród nich głównymi procesami obróbki cieplnej są obróbka roztworami stałymi i obróbka starzenia. Obróbka roztworem stałym odnosi się do procesu obróbki cieplnej, w którym nadmiar fazy w mikrostrukturze stopu jest całkowicie rozpuszczany w fazie matrycy, a następnie szybko schładzany w celu uzyskania przesyconego roztworu stałego. Obróbka roztworem stałym może wzmocnić roztwór stały i poprawić odporność osnowy na korozję, jednocześnie może wyeliminować naprężenia szczątkowe w odlewie osnowy, zwykle jako przygotowawcza obróbka cieplna, do późniejszej obróbki mechanicznej i późniejszej obróbki starzenia w celu przygotowania. Obróbka starzeniowa odnosi się do przedziału temperaturowego wytrącania się fazy wzmacniającej, ogrzewania i utrzymywania jej przez pewien okres czasu, tak aby faza wzmacniająca stopów wysokotemperaturowych wytrącała się równomiernie, poprawiając w ten sposób wytrzymałość odlewów. W ostatnich latach krajowi badacze prowadzili także szersze i pogłębione badania nad procesem obróbki cieplnej stopów odlewniczych na bazie niklu. Yang Heyang pracując nad nowymi jednostrukturowymi wysokotemperaturowymi kompozytami na bazie niklu zawierającymi metale ziem rzadkich, zbadał wpływ różnych metod obróbki cieplnej na ich strukturę i właściwości, wykorzystując różnicową analizę termiczną w celu określenia linii fazy stałej materiału kompozytowego oraz linię temperatury w fazie ciekłej, stosując metodę badań metalurgicznych w celu określenia początkowej temperatury topnienia materiału kompozytowego i ostatecznie sformułowano metody technologii obróbki cieplnej materiału kompozytowego. Matt i in. dokładnie zbadał wpływ różnych metod obróbki cieplnej na właściwości mechaniczne i strukturę stopu GH4169, a wyniki wykazały, że gdy temperatura obróbki roztworem stałym jest bardzo niska, faza metaliczna zostanie całkowicie stopiona i wytworzy się struktura współistniejąca ze stopem nierównomiernie ukształtowana faza ′, która może hamować wzrost ziaren metalu, zwiększając w ten sposób plastyczność i twardość stopu, a plastyczność i twardość stopu można zwiększyć w przypadku dłuższej temperatury otoczenia i krótszego czasu starzenia jest dłuższe. W przypadku wyższych temperatur otoczenia i dłuższych czasów starzenia liczbę ′ można zwiększyć, tak że twardość stopu wzrasta, ale maleje plastyczność. Wang Shusen i in. przeprowadzili badania właściwości mechanicznych stopów GH4169G odlewanych izotermicznie po różnej obróbce na gorąco i pełzaniu, a wyniki wykazały, że faza δ w stopach ogólnie wykazywała kształt cząstek lub igieł po obróbce cieplnej w wyniku bezpośredniego starzenia i pierwotnego roztworu stałego, starzenia wtórnego metody. Starzenie bezpośrednie zmniejsza koncentrację naprężeń stopu oraz opóźnia powstawanie i powiększanie się pęknięć, podczas gdy standardowa obróbka cieplna znacznie zmniejsza twardość spoiwa na granicach ziaren austenitu, sprzyjając w ten sposób powstawaniu i powiększaniu się pęknięć na granicach ziaren austenitu. Za główny obiekt badań Dou Xuezheng i in. uznali stop na bazie niklu Inconel718. Dogłębnie zbadano wzajemne powiązania pomiędzy mikroskładem, właściwościami termomechanicznymi i odpornością na korozję stopu przy różnych obróbkach cieplnych i trybach przetwarzania, a wyniki wykazały, że wraz ze wzrostem temperatury roztworu stałego faza δ stopu uległa dalszemu rozpuszczeniu, i faza δ uległa wystarczającemu stopieniu, gdy temperaturę roztworu stałego podniesiono z temperatury pokojowej do 1020 stopni. Ponadto odporność na utlenianie stopu Inconel 718 poddanego obróbce roztworem stałym jest nieco lepsza niż stopu poddanego obróbce roztworem stałym + starzeniem [4]. Zhu Yong i in. za główny cel badań naukowych przyjęła produkcję stopu na bazie niklu do zaworu wydechowego silnika spalinowego i zbadała rolę dynamiki temperatury wewnętrznej stopu w trzech różnych reżimach obróbki cieplnej (T1: 850 stopni × 4 h, AC.+730 stopień × 4 godz., AC.; T2: 704 stopnie × 24 godz., AC.; T3: 760 stopni × 16 godz., AC.). Wyniki eksperymentów pokazują, że: stop w reżimie T1 jest najmocniejszy i najtwardszy, aż do 347 HV10; stosunki wytrzymałości na rozciąganie stopu w temperaturze pokojowej w reżimach T1 i T3 przekraczają 1 200 MPa; współczynnik plastyczności w reżimie T2 jest najlepszy, ponad jedną trzecią całości, co jest szczególnie odpowiednie dla środowisk pracy o wysokich wymaganiach w zakresie plastyczności [5]. Po zbadaniu wpływu czasu obróbki wzmacniającej roztworem stałym na rozkład pierwiastków Re i Ru oraz ich mikromorfologię w stopach o wysokiej zawartości żelaza na bazie niklu, Feng Yueh-entalpy i in. doszedł do wniosku, że ze względu na oczywisty wpływ czasu utwardzania roztworem stałym na rozkład pierwiastków Re i Ru, gdy czas utwardzania roztworem stałym jest krótszy niż 1 h, składniki Re i Ru są wyraźnie rozdzielone; gdy czas utwardzania roztworu stałego osiąga 20 godzin, segregacja obu pierwiastków ulega wyraźnej poprawie. Guiyuan i in. zbadali wpływ obróbki roztworem stałym na skład mikrokosmiczny i stopień segregacji wysokotemperaturowego stopu odlewniczego monokrystalicznego na bazie niklu i odkryli, że stop wykazuje znaczną segregację w organizacji po odlaniu oraz poprzez optymalizację system obróbki cieplnej poprawiający temperaturę roztworu stałego może skutecznie zmniejszyć segregację składników stopu.