Старение металлов

Политехническая библиотека — одна из старейших научно-технических библиотек Москвы, ей уже более 155 лет. В библиотечном фонде хранится 3,5 млн изданий. Особое место в нём занимает техническая литература 1920–1930-х годов. В период индустриализации Советской России стремительно рос выпуск книг по технике, промышленности, строительству и транспорту.  
Из фондов Политехнической библиотеки за счёт списанных непрофильных и дублетных экземпляров формируется обменный фонд. Эти издания мы безвозмездно передаём библиотекам и другим научным и образовательным организациям. Некоторые книги из обменного фонда можно приобрести в нашем интернет-магазине.
Старение металлов стало сравнительно недавно самостоятельной проблемой металловедения. Явление это впервые было обнаружено Вильмом на дуралюмине, но не объяснено им. Первая наиболее стройная теория старения была предложена 10 лет спустя американскими исследователями Мерика, Вальтенбергом и Скот- том. Основой этой теории послужило установленное при изучении диаграммы состояния Al-Cu фазовое превращение в твердом состоянии, обусловливаемое различием растворимостей меди в алюминии при высоких и низких температурах. Упрочнение дуралюмина в процессе старения Мерика объяснил распадом при комнатной температуре пересыщенного твердого раствора, зафиксированного закалкой с высоких температур, с выделением тонко- дисперсных частиц соединения Cu-Al2. Явление старения, оказалось, таким образом, совершенно новым явлением в металлических системах и открывало широкий путь к упрочнению сплавов. Тем не менее прошло еще несколько лет после появления теории Мерика, прежде чем подобное же явление было установлено в сплавах железа, меди, никеля и многих других металлов и привело к появлению целого ряда новых сплавов обладающих весьма высокими прочностью и твердостью. Совершенно очевидно, что возможности, которые открывает этот способ упрочнения сплавов, еще далеко не исчерпаны в настоящее время, и техническая литература нашего времени буквально изобилует описанием все новых и новых упрочняемых систем. Однако вместе с накоплением фактического материала постепенно расширялся также круг вопросов, которые требовали теоретического объяснения. Первоначальная теория Мерика встретила ряд существенных возражений со стороны других исследователей еще в самом начале ее появления и оказалась бессильной объяснить ряд аномалий в изменении физических свойств дуралюмина, обнаруженных этими исследователями. Наряду с теорией Мерика появились другие, но ни одна из них не оказалась в состоянии объяснить всего того многообразия явлений, которые установлены в процессе старения в ряде упрочняемых систем. Многие стороны старения остаются непонятными и совершенно необъясненными даже в свете современных представлений об этом явлении. Однако успехи современного металловедения в области изучения превращений металлов и сплавов в твердом состоянии столь значительны, а перенесение в эту область методов современной физики и физической химии открывает столь широкие горизонты, что уже в ближайшем будущем можно ожидать широкого обобщения накопленного фактического материала, открывающего пути рационального конструирования металлических материалов. Совершенно очевидна вся важность изучения вопросов старения металлов у нас, в стране новой техники, в свете тех колоссальных задач, которые стоят перед нашей промышленностью. Мы, однако, далеко отстали в этой области от заграницы. Мы еще только приступаем к изучению этих вопросов и принуждены всякий раз обращаться к первоисточникам иностранной литературы, которая пока остается ведущей в этой области. При составлении настоящего сборника мы стремились поместить в нем все наиболее серьезные теоретические и экспериментальные работы по старению металлов американской, английской, японской и немецкой школ исследователей и показать в то же время, как исторически развивался этот вопрос и постепенно создавалось современное представление об этом явлении. Наша задача облегчалась в значительной степени тем, что объектом исследования большинства наиболее важных работ были сплавы алюминия, что позволило нам сохранить стройность изложения и последовательность в передаче материала. Ограниченность изложения общей проблемы старения металлов на основе изучения главным образом алюминиевых сплавов только кажущаяся, поскольку явления, наблюдаемые в этих сплавах, повторяются лишь за некоторым исключением также во всех других упрочняемых металлических системах. Больше того, как раз в алюминиевых сплавах, в частности в системе Al-Cu, обнаруживается наибольшее многообразие явлений, сопровождающих и вызывающих упрочнение при старении. Остановимся кратко на развитии современных представлений о старении металлов. Наиболее плодотворной и по существу решившей направление последующих работ оказалась теория американской школы исследователей (Мерика и др.). Джеффрис и Арчер привлекли для объяснения причины упрочнения теорию интерференции скольжений, по которой упрочнение обязано тормозящему действию выделившихся частиц («шипов») фазы распада на плоскостях скольжения кристаллитов. Основным возражением, выдвинутым впервые Френкелем в Гер- мании и позднее Конно в Японии, против теории выделения (рге- cipitation theory) американской школы было установленное обоими исследователями возрастание электрического сопротивления дуралюмина в процессе естественного старения вместо нормального при распаде на фазы понижения. Эти исследователи вместе с Розентайном и Гейлер (Англия) разошлись с Мерика уже по вопросу о роли Cu-Al2, в старении дуралюмина, приписывая основную роль соединению Mg2-Si. Френкель и Конно выдвинули каждый свои собственные теории, основной идеей которых было представление о протекании процесса старения в однофазной системе твердого раствора. Розенгайн, признавая наличие распада при старении, первый указал на вероятное искажение решетки твердого раствора выделившимися частицами, приписав этому искажению упрочнение сплава в процессе старения. Этим же искажением решетки в процессе распада он объяснял возрастание электрического сопротивления. Рентгенографическое исследование процессов старения под- твердило, однако, отсутствие распада при естественном старения дуралюмина вначале по отсутствию линий фазы распада на рентгенограмме, а позднее на основании намерений параметра, решетки твердого раствора. Особого внимания в этом отношении заслуживает работа. Гелера и Закса, обнаруживших смещение линий алюминия на рентгенограмме сплава Al-Cu только после наступившего уже разупрочнения сплава при повышенных температурах (150-200°). Это наблюдение позволило исследователям утверждать о существовании подготовительного периода перед собственно распадом. Более конкретное выражение эта идея получила в последующих работах Таммана, Кокубо и Хонда, Хепстенберга и Вассермана, Гейлер и Престона и ряда других исследователей. Эта точка зрения нашла позднее свое отражение во второй работе Мерика (1932 г.). Последний, однако, и на этот раз пытается увязать новые взгляды с своей прежней точкой зрения, указывая. что наличие узлов в решетке твердого раствора позволяет объяснить упрочнение как теорией Джеффриса - Арчера (тогда действие узлов аналогично действию шипов на плоскостях скольжения), так и теорией искажения решетки (Розенгайн, Кокубо и Хонда и др.). Тамман, по существу отвергая теорию Джеффриса - Арчера o «заклинивании» плоскостей скольжения выделившимися частицами, выдвинул идею об упорядочении атомов растворенного металла в основной решетке в процессе старения, приводящем к упорядочении силовых линий в решетке основного металла. Идеи Таммана об упорядочении атомов в процессе старения нашли экспериментальное подтверждение в работе Ханстенберга и Вас- сермана и наиболее конкретно развиты в недавней работе Штенцеля и Вирта. Последние рассматривают процесс старения как результат действия трех основных факторов: 1) искажения решетки твердого раствора вследствие диффузии растворенных атомов и собирания их в определенные упорядоченные группы в основной решетке; при распаде диффузия атомов вновь ускоряется, вызывая дополнительное искажение решетки; 2) упорядочения растворенных атомов в основной решетке в результате диффузии (по аналогии с истинно упорядочиваемыми системами, например Au-Cu3,): 3) эрхолюнга, действующего при более высоких температурах и снимающего постепенно «внутренний наклеп решетки». В связи с этим следует упомянуть также о работе Вассермана и Виртса, установивших рентгенографически существование промежуточного состояния (вероятно сверхструктуры) перед образованием собственно структуры Cu-Al2. В связи с новейшими, работами в кругу немецких исследователей намечается принципиально новая точка зрения, что доказательство выделения частиц в ряде упрочняемых систем вовсе еще не является необходимым для признания теории выделения при объяснении старения также и в этих системах и что выделение при этом может рассматриваться скорее как сопровождающее явление, но не причина упрочнения. Особняком стоят работы Делингера, который привлекает для объяснения процессов старения мозаичную структуру в кристаллах. Вопрос этот не разработан еще во всех деталях, но несомненно сыграет значительную роль в объяснении процессов старения. Отдельным вопросом в проблеме старения является влияние третьего компонента на поведение бинарной системы. Эта область разработана пока крайне незначительно. Тем не менее в ряде случаев мы находим совершенно поразительное действие третьего компонента, например Fe и Mg в сплавах Al-Cu. Попытка термодинамического рассмотрения процессов старения в тройных системах принадлежит Шейлю. Мы нашли целесообразным включить в сборник также и эту работу.

Количество страниц: 366
Формат издания: 240 × 160 мм

2 500₽

В корзину