钒合金的时效强化

钒合金在600 ℃时效和在600～700℃退火时均出现了强化。这种强化被认为是由析出物引起的,时效温度600 ℃下V24Cr24Ti 合金的形变强化指数(n) , 6 %真应变时的形变强化率(d S / dε) 和拉伸试样吸收功(Ae) 随时效时间的变化。钒氮合金厂家根据析出物相貌大小与温度的关系, 不难发现, 二者间有很好的对应关系: 析出物越细小, 硬化效果越显著。其他的研究也发现V24Cr24Ti 合金在700 ℃退火时出现同类型的析出物, 并造成合金的硬化。

在～10h 前出现了连续的沉淀相析出, 致使合金硬度不断升高; 随后, 合金硬度不断降低, 应该是一个析出物不断粗化的过程。

在600 ℃时效时, V26W21Ti 和V26W24Ti 表现出近似相同的强化效果。根据合金中的C , N 和O 原子的含量, 若形成Ti2CON 沉淀相, 1 %Ti 应足以消耗掉固溶于基体中的这些杂质元素。受这些杂质原子总量的限制, 向V26W2Ti 中添加更多的Ti , 并不能改变合金的时效强化特性, 而只是增加固溶强化。然而, 相比之下, V24Cr24Ti 合金所表现出的更加优良的时效强化特性, 说明合金元素Cr在合金的时效析出过程中起了很重要的促进作用。

可能是由于Cr , Ti 的综合作用, 二者间又有形成α2TiCr2 的倾向, 降低了Ti 在合金中的高温可移动性, 使析出强化移向更高温度。同时, Cr , Ti 元素之间的强交互作用, 可能有利于作为析出物分散形核的中心, 提高析出物的密度, 降低尺寸, 提高析出物对合金强度的贡献。

间隙杂质原子C , N 和O 被认为在温度超过～300 ℃时具有较强的可移动性, 但Ti 只有在温度超过500 ℃才具有一定的移动性。所以, 明显的沉淀相析出出现在该温度上方。另一方面, 析出物的生长不但需要间隙杂质原子C , N 和O 的扩散, 更需要Ti 的扩散, 因此V2Cr2Ti 或V2W2Ti 合金中的析出物在500 ℃以下温区是不会长大的, 即是热稳定的, 由此造成的强化也便是热稳定的。综合本实验研究结果, V24Cr24Ti 合金经历600 ℃足够长时间的时效处理, 不但塑性不受影响、强度提高、拉伸断裂韧性得到改善, 而且所有这些性能在500 ℃应该是稳定的。因此, 完全有理由相信, 该强化的应用, 将降低钒合金部件的重量和制造成本, 提高合金部件的性价比。