Упрочнение сплавов

При введении большого количества добавок механические свойства сплава изменяются обычно таким образом, что сопротивление разрыву и твердость его возрастают в то время как способность к деформации падает.

Такая сравнительно простая зависимость устанавливается прежде всего для твердых растворов. В этом случае, твердость возрастает почти параллельно с уменьшением поперечного сужения. Размер этих изменений весьма различен для различных компонентов, входящих в сплав. Для большого числа их упрочнение при равных количествах (в атомных %) тем больше, чем дальше рассматриваемый элемент отстоит от основного в периодической системе. Очень близко расположенные к меди и серебру элементы цинк н кадмий обнаруживают особенно малый эффект упрочнения. От этого правила отступают, однако, некоторые вещества, например магний, который, несмотря на свою близость к серебру, сообщает последнему сильный эффект упрочнения.

Это установленное Норбури для механических свойств правило справедливо, невидимому, в еще большей мере для электропроводности.

Одним из замечательных свойств, которые материал обнаруживает при обработке, является его способность к упрочнению. Обработка некоторых сплавов, например а-латуни и аустенитных сталей, особенно затруднительна потому, что усилие деформирования очень сильно возрастает со степенью холодной деформации. Это свойство обнаруживается также в высоком удлинении этих материалов (в отожженном состоянии). Связь между удлинением и способностью к упрочнению подтверждается также теоретически. Другие механические свойства не обнаруживают столь простой зависимости. Впрочем, предел текучести оказывается особенно низким у сплавов с высокой способностью к упрочнению. Такие сплавы легко поддаются изгибу, однако дальнейшему деформированию упрочненные участки оказывают большое сопротивление. В общем же такие сплавы считаются сравнительно мягкими.

К сплавам с высокой способностью к упрочнению относятся преимущественно высоколегированные твердые растворы меди, у-железа (аустенитные стали) серебра и возможно также никеля и золота; сплавы алюминия и а-железа (ферритные стали) не относятся к этой группе.

Некоторое представление о своеобразном изменении механических свойств сплавов в зависимости от их химического состава, дают исследования монокристаллов твердых растворов. Как кривая упрочнения монокристалла чистой меди очень своеобразно, но совершенно закономерно постепенно переходит в кривую, характерную для высоколегированных твердых растворов.

Влияние компонентов сплава, не входящих в твердый раствор, значительно менее сложно. Как уже было сказано в предыдущем параграфе, в этом случае обнаруживается лишь более или менее сильное смещение соответствующих кривых упрочнения. При высокой дисперсности составляющих в сплаве, как это наблюдается в частности в сплавах стареющих, сопротивление деформированию может заметно повышаться. Но способность к деформации понижается в данном случае не так сильно, как это имеет место при более грубых включениях. Об особых свойствах стареющих сплавов будет еще сказано ниже.