Ако прочетете техническата литература за никеловите сплави, често ще срещнете термините „отпускане“ или „отпуснато състояние“. Но какво всъщност означава това?

Най-просто казано, отпускането е често прилаган топлинен процес при металите, включително никеловите сплави, чиято цел е да омекоти метала, да намали напреженията и да увеличи пластичността след студена обработка. В тази публикация ще разгледаме подробно различните видове отпускане, как се извършват и защо могат да бъдат необходими.

(Ре)кристализацията е ключът

Всеки метал има определена температура, над която се рекристализира. Това означава, че в материала се формират напълно нови зърна, което ефективно възстановява метала от ефектите на предходните напрежения. Когато металът се обработва под тази температура – например при стайна температура – той неизбежно натрупва напрежения и става по-твърд и чуплив. Ако ефектите от това напрежение не бъдат поне частично премахнати, компонентът, изработен от този метал, вероятно ще се повреди много по-рано при циклично натоварване, особено при екстремни температури.

Това е особено рисково при никеловите сплави, тъй като те обикновено имат по-висока температура на рекристализация от чистите метали. Тези сплави често се избират за критични приложения поради забележителните им механични и химични свойства и устойчивостта им към различни видове корозия, дори при тежки и горещи условия. Въпреки това, студената обработка може да намали техния експлоатационен живот, освен ако не могат да бъдат върнати в предишното си състояние, като станат по-малко чупливи и по-пластични. Отпускането е ефективен начин за постигане на това и често ще намерите никелови сплави, продавани в отпуснато състояние.

Как се извършва отпускането?

Спецификите варират в зависимост от избраната сплав, но принципът е прост. Металът се отпуска чрез нагряване над температурата си на рекристализация, но под точката на топене. Това е фазата на възстановяване, тъй като ефективно обновява сплавта и премахва ефектите от студената обработка.

След това металът се поддържа на тази температура за определен период, докато процесът на рекристализация протече достатъчно. Към края на този период материалът трябва да възвърне голяма част от първоначалната си пластичност, ставайки по-лесен за обработка и значително по-малко податлив на повреди.

В третата и последна фаза металът се охлажда контролирано, за да позволи пълно развитие на новообразуваните зърна. Това охлаждане може да е бавно или бързо, в зависимост от специфичния състав и характеристики на сплавта. Например сплавите, които се втвърдяват чрез преципитиране, обикновено се охлаждат бързо.

Видове отпускане

Въпреки че процесът е общо взето един и същ, отпускането може да се извърши по различни начини за постигане на различни резултати. Изборът на вид зависи и от материала, и от приложението. Ето най-често срещаните видове.

Пълно отпускане: Това е класическият процес, който гарантира, че обработеният метал става възможно най-мек и пластичен. Ключовият момент е бавното охлаждане в пещта, чрез спиране или поетапно намаляване на температурата. Пълното отпускане е времеемък и сравнително скъп процес, който може да отнеме над тридесет часа. Затова обикновено се прави само ако е необходима максимална пластичност.

Изотермично отпускане: Както пълното отпускане, изотермичното също цели максимална пластичност и отстраняване на микроструктурни напрежения. Металът се нагрява над рекристализационната температура, след което се охлажда бързо до около 650°C и се държи при тази температура за определен период. След изтичане на времето се изважда и се оставя да се охлади на въздух. Изотермичното отпускане е много по-бързо от пълното – обикновено около четири часа – но не е подходящо за големи детайли.

Облекчаване на напреженията

Пълното и изотермичното отпускане променят микроструктурата и свойствата на метала, като го „лекуват“ от вътре навън. Целта на облекчаването на напреженията е само да се поправят и смекчат напреженията, причинени от обработка, рязане или други форми на манипулация, без значителна промяна на материала. Обикновено металът се загрява бавно до определена температура и се държи там от два до четири часа, след което се охлажда бавно, за да завърши процеса.

Предимства на отпускането

При покупка на никелови сплави за вашия проект е важно да обърнете внимание дали сплавта е отпусната. Никеловите сплави често се продават в отпуснато състояние, тъй като са по-малко твърди и по-лесни за обработка, като същевременно запазват добра здравина.

Отпуснатата сплав е по-малко чуплива и значително по-малко склонна към повреди, което максимизира експлоатационния живот, повишава безопасността и намалява разходите и времето за престой при редовна смяна на части. За критични приложения, особено при продължително циклично натоварване и високи температури, често е добра идея да закупите материала в отпуснато състояние или да планирате отпускане на крайния продукт преди употреба. Това е особено важно ако металът се обработва многократно или вече е бил изложен на високи температури – например при заваряване.

Освен възстановяване на пластичността и отстраняване на напрежения, отпускането може да подобри магнитните и електрическите свойства на сплавта. В зависимост от метода, охлаждането може да направи отпускането дълъг и скъп процес, но ползите обикновено надвишават недостатъците.