Термическая обработка является важной частью металлургического производства и обработки материалов. Этот процесс включает в себя нагревание и охлаждение материалов для изменения их свойств с целью улучшения эксплуатационных характеристик. В данной статье авторы рассматривают различные виды термической обработки, включая закалку, отпуск, отжиг, нормализацию и рекристаллизацию. Наиболее распространенный вид термической обработки тугоплавких металлов и их сплавов — отжиг различного назначения: для снятия напряжений, полигонизационный (дорекристаллизационный), рекристаллизационный и иногда гомогенизационный. Упрочняющая термическая обработка — закалка и старение — не нашла широкого промышленного применения, так как в результате этой обработки существенно повышается температура перехода из вязкого состояния в хрупкое [1].
Температурно-временные зависимости t = f (Т) — называются кривыми охлаждения или нагрева сплава (рис. 1).
В реальных металлах и сплавах необходимы определенные степени переохлаждения mn и определенная степень перегрева при плавлении (mn)'.
Значения mn и (mn)' могут достигать нескольких десятков градусов. Чем выше mn, тем процесс кристаллизации идет с большей скоростью и диффузионные процессы в сплаве замедляются (а при очень больших mn могут быть и подавлены).
Различают несколько видов термической обработки [2]:
• закалку;
• отпуск;
• отжиг I и II рода;
• старение.
Рассмотрим подробнее каждый вид и выделим особенности и области применения.
Закалка — это термическая обработка материалов, заключающаяся в их нагреве и последующем быстром охлаждении с целью фиксации высокотемпературного состояния материала и подавления нежелательных процессов, происходящих при его медленном охлаждении.
Рассмотрим закалку на примере сплава Al — Cu (рис. 2).
При медленном охлаждении ниже tA из сплава I (твердый раствор α) в соответствии с диаграммой состояния выкристаллизовывается твердый раствор β, т. е. α → β, получается гетерогенный сплав.