Упрочнение и химический состав
В большинстве случаев преднамеренная термическая обработка способного к выделению сплава вызывает повышение его твердости и прочности. Изготовитель таких сплавов имеет перед собой задачу, с одной стороны, выбрать такой состав сплава и, с другой, - такую термическую обработку, которые бы позволили ему достичь наилучших механических свойств.
С ростом концентрации составляющей, способной к выделению увеличиваются как эффект, так и скорость процесса упрочнения при определенной температуре.
В термически обрабатываемых сплавах твердость и прочность непрерывно повышаются с увеличением концентрации, улучшающей присадки до тех пор, пока соответствующая составляющая при выбранном режиме закалки еще переходит в раствор. Если она уже не может целиком раствориться, то эффект упрочнения остается на одном уровне или даже медленно уменьшается. Твердость, а также и самая прочность могут, однако, еще повыситься благодаря вновь появляющимся в большинстве случаев твердым включениям; такое повышение, однако, происходит в виде исключения и только за счет пластичности.
Поэтому, как правило, в качестве предельного состава сплава выбирают границу растворимости, соответствующую той температуре закалки, которая фактически применяется на практике. Превышение названной нормы возможно, когда это допускается пластичностью сплава. Меньшая концентрация растворимой составляющей иногда избирается для специальных целей, например для алюминиевых сплавов, которые при очень хорошей обрабатываемости должны иметь высокую электропроводность. Иногда, например в случае меднобериллиевых сплавов, желательно по возможности уменьшать содержание улучшающей присадки из экономических соображений.
В этих случаях стремятся частично заменить составляющую-упрочнитель каким-либо третьим или четвертым компонентом. Действие таких дополнительных присадок может состоять в их непосредственном влиянии на упрочнение или же только в смещении границ растворимости составляющей-упрочнителя в сторону более низких концентраций, вследствие чего увеличивается количество выделений, так как возрастает пересыщение. Часто тройная диаграмма состояния (нри учете точной границы растворимости) дает представление о вероятном действии той или иной примеси; однако для большинства тройных и более сложных систем отсутствует и эта возможность, и если мы хотим изучить действие той или иной присадки, то бываем вынуждены встать на путь эксперимента.
Скорость упрочнения сильно увеличивается вместе с концентрацией. Повышение содержания составляющей-упрочнителя вдвое ускоряет упрочнение по крайней мере в 10, а порою и в 100 раз. То же самое можно сказать о понижении твердости, часто следующем за ее повышением. Из этого следует, что сплавы с известным небольшим содержанием составляющих-упрочнителей не будут улучшаться. Стремление к выделению у них небольшое и практически не приводит к упрочнению, однако в таких случаях часто может быть полезным ускоряющее действие холодной деформации.