Что такое старение металла


СТАРЕНИЕ МЕТАЛЛОВ • Большая российская энциклопедия

  • В книжной версии

    Том 31. Москва, 2016, стр. 175-176

  • Скопировать библиографическую ссылку:


Авторы: М. А. Штремель

СТАРЕ́НИЕ МЕТА́ЛЛОВ, из­ме­не­ние свойств ме­тал­лов и спла­вов, про­те­каю­щее са­мо­про­из­воль­но в про­цес­се дли­тель­ной вы­держ­ки при ком­нат­ной темп-ре (ес­те­ст­вен­ное ста­ре­ние) ли­бо при уме­рен­ном на­гре­ве (ис­кус­ст­вен­ное ста­ре­ние). С. м. про­во­дит­ся как спец. окон­ча­тель­ная опе­ра­ция тер­ми­че­ской об­ра­бот­ки для боль­шо­го чис­ла спла­вов, ко­то­рая обес­пе­чи­ва­ет по­лу­че­ние ком­плек­са не­об­хо­ди­мых ме­ха­нич. или фи­зич. свойств.

Ста­ре­ние, или «дис­пер­си­он­ное твер­де­ние», – осн. спо­соб уп­роч­няю­щей тер­мич. об­ра­бот­ки спла­вов на ос­но­ве цвет­ных ме­тал­лов – Al, Mg, Cu, Ni и др.; про­во­дит­ся при вы­держ­ке спла­ва ни­же темп-ры пред­ше­ст­вую­щей за­кал­ки с це­лью вы­де­ле­ния из твёр­до­го рас­тво­ра дис­перс­ных (0,01–1 мкм) вклю­че­ний, что при­во­дит к по­вы­ше­нию проч­но­сти.

В спла­вах на ос­но­ве же­ле­за при ста­ре­нии (при 20–300 °C и вы­держ­ке от не­сколь­ких ча­сов до не­сколь­ких лет) про­ис­хо­дит по­вы­ше­ние пре­де­ла те­ку­че­сти по ме­ре пе­ре­хо­да со­дер­жа­щих­ся в спла­вах N и C в сег­ре­га­ции (хи­мич. не­од­но­род­но­сти) и вы­де­ле­ния на дис­ло­ка­ци­ях. В за­ви­си­мо­сти от пред­ше­ст­вую­щей об­ра­бот­ки спла­ва ста­ре­ние мо­жет быть двух осн. ти­пов – за­ка­лоч­ное и де­фор­ма­ци­он­ное. Наи­боль­шее прак­тич. зна­че­ние име­ет де­фор­мац. ста­ре­ние, ко­то­рое в от­ли­чие от за­ка­лоч­но­го мо­жет про­ис­хо­дить при низ­ком со­дер­жа­нии при­мес­ных ато­мов в твёр­дом рас­тво­ре; оно на­блю­да­ет­ся прак­ти­че­ски для все­го диа­па­зо­на со­дер­жа­ния С в ста­ли, в то вре­мя как за­ка­лоч­ное да­ёт за­мет­ный эф­фект в осн. толь­ко для низ­ко­уг­ле­ро­ди­стых ста­лей. В слу­чае ко­гда де­фор­мац. ста­ре­нию пред­ше­ст­ву­ет хо­лод­ная пла­стич. де­фор­ма­ция, уп­роч­не­ние ста­ли по­вы­ша­ет­ся, но не­сколь­ко сни­жа­ет­ся пла­стич­ность. Ди­на­мич. де­фор­мац. С. м. – про­цесс ста­ре­ния, про­те­каю­щий не­по­сред­ст­вен­но в хо­де пла­стич. де­фор­мации; та­кую «тё­п­лую де­фор­ма­цию» ни­же тем­пе­ра­тур рек­ри­стал­ли­за­ции ис­поль­зу­ют для до­пол­нит. уп­роч­не­ния, напр., пру­жин­ной про­во­ло­ки и лен­ты.

Ста­ре­ние ста­ли мо­жет про­яв­лять­ся в ухуд­ше­нии пла­стич­но­сти и вяз­ко­сти за вре­мя дли­тель­ной экс­плуа­та­ции при кли­ма­тич. темп-рах. К про­цес­су соб­ст­вен­но С. м., в т. ч. де­фор­ма­ци­он­но­го, до­бав­ля­ет­ся де­гра­да­ция по­верх­но­ст­но­го слоя за счёт из­но­са, кор­ро­зии и пр. Для пре­дот­вра­ще­ния от­ри­цат. эф­фек­та С. м. в «не­ста­рею­щих ста­лях» по­ни­жа­ют со­дер­жа­ние C и N (до 10–3% по мас­се) или свя­зы­ва­ют их в со­еди­не­ния (TiC, AlN и др.). Экс­пресс-кон­троль ста­ли на воз­мож­ное С. м. – срав­не­ние удар­ной вяз­ко­сти до и по­сле хо­лод­ной де­фор­ма­ции и вы­держ­ки при 250 °C.

Старение металла | Занер - инновации и сотрудничество для достижения невероятного

Выше показано патинирование металлической поверхности, видимое на музее де Янга, проект, который Занер завершил в 2005 году. Первоначально архитекторы хотели получить музей светлого золотистого оттенка, но это намерения развивались по мере развития разговора, и команда дизайнеров хотела, чтобы музей сливался и появлялся из лесной среды, как древнее строение коренных народов.

Захнер помог принять это решение.Будучи сторонником целостности, устойчивости и эволюции меди, мы попросили клиентов немного поверить в этот материал, объяснив, что со временем он перейдет от ярко-золотисто-красного к темно-коричневому, черному и, наконец, он постепенно превратится в землистую зелень.

Другие металлы, устанавливаемые снаружи, такие как патина из цинка и стали, со временем сохраняют свой цвет, слегка темнея или светясь в некоторых случаях в зависимости от погоды, загрязнения и близости к воде.

Результаты далеки от статичного окрашенного вида; Отделка Zahner, как правило, отражает естественную красоту металла и окружающих его элементов.Краска легко желтеет, трескается, шелушится и царапается. Поверхности из натурального металла стареют более изощренно, усиливаясь и углубляясь.

.

Старение металлов | Статья о старении металлов по The Free Dictionary

изменение механических, физических и химических свойств металлов и сплавов в результате отсутствия термодинамического равновесия в исходном состоянии и постепенного приближения структуры к состоянию равновесия в условиях которые обеспечивают достаточную скорость диффузии для атомов. При быстром охлаждении от высоких температур (при закалке или после кристаллизации и горячей обработки) металлы и сплавы частично или полностью сохраняют атомную структуру, характерную для высокотемпературного состояния.В чистых металлах нерегулярность этой структуры заключается в избыточной концентрации вакансий (для низких температур) и наличии других дефектов кристаллической структуры. В сплавах нарушение равновесия структуры может быть связано с удержанием фаз, неустойчивых при низких температурах. Наибольшее значение имеет старение сплавов, вызываемое разложением пересыщенного твердого раствора. Состояние пересыщения в твердом растворе возникает после охлаждения сплавов от высоких температур, поскольку растворимость примесей или специально вводимых легирующих элементов обычно увеличивается с температурой.

Существует множество сплавов, для которых старение проводится как специальная операция термообработки, которая обеспечивает совокупность важных механических и физических свойств. Старение, или дисперсионное твердение, является основным методом упрочняющей термообработки сплавов на основе Al, Mg, Cu и Ni. Помимо высокой прочности, сплавы при старении могут приобретать другие ценные свойства, например высокую коэрцитивную силу.

При достаточно высокой степени пересыщения твердый раствор полностью нестабилен, и по всей массе раствора происходит разделение на слои с образованием сначала неоднородного твердого раствора с непрерывно изменяющимся составом, а затем частиц, расположенных периодически. с резким разделением границ.Разложение этого типа описывается как спинодальное и наблюдается в ряде технически важных сплавов (сплавы типа Кунифе для постоянных магнитов). Чаще для стареющих сплавов характерно метастабильное состояние твердого раствора, разложение которого должно происходить за счет образования и роста зародышей новой фазы. Однако этот процесс зарождения требует преодоления энергетического барьера. Барьер значительно снижается при образовании когерентных частиц, то есть частиц, кристаллическая решетка которых упруго сопряжена с решеткой исходного твердого раствора.При относительно низких температурах разложение твердых растворов часто останавливается на стадии образования зон. Зоны, которые представляют собой высокодисперсные области, обогащенные избыточным компонентом и сохраняющие кристаллическую структуру исходного раствора, были впервые обнаружены с помощью диффузного рассеяния рентгеновских лучей (зоны Гинье-Престона). С помощью электронной микроскопии зоны Гинье-Престона наблюдались в сплавах Al-Ag в виде сферических частиц диаметром примерно 10 ангстрем и в сплавах Al-Cu в виде пластин толщиной порядка шаг решетки (менее 10 ангстрем).Образование зон характерно для естественного старения, которое протекает при комнатной температуре в случае сплавов на основе алюминия, а также низкоуглеродистой стали или железа, в которых присутствует твердый раствор (феррит), пересыщенный углеродом или азотом. . В некоторых случаях зоны можно рассматривать как зародыши фазы разделения.

Концепция естественного старения противопоставляется искусственному старению, которое в случае алюминиевых сплавов (первых материалов, упрочняемых старением) осуществляется при повышенных температурах (выше 100 ° C).В современной литературе эти термины часто заменяются соответственно терминами «низкотемпературное старение» и «высокотемпературное старение». Ввиду различий в процессе разложения в разных диапазонах температур для разных сплавов оптимальный набор свойств достигается после сложного процесса старения, проводимого в определенной последовательности при низких и высоких температурах.

Различают два основных механизма разложения пересыщенного раствора.Один из них - непрерывный механизм, который протекает путем образования и роста отдельных зародышей - частиц фазы, содержащей избыточный компонент твердого раствора; другой - прерывистый (или клеточный) механизм, при котором клетки или колонии появляются и начинают расти. Клетки или колонии обычно состоят из равновесных фаз, а именно новой фазы, обогащенной избыточным компонентом, и обедненного (равновесного) твердого раствора. При непрерывном механизме частицы образуются во всем объеме, а их рост сопровождается постепенным и непрерывным истощением твердого раствора матрицы.При прерывистом механизме происходит перемещение границы раздела между колониями и непревращенной областью твердого раствора. Колонии обычно имеют пластинчатую структуру и образуются на границе зерен. Их движущийся фронт представляет собой подвижную под большим углом границу с зерном исходного твердого раствора.

Особенно высокие значения прочности получаются при разложении твердого раствора, кристаллическая структура которого содержит высокую концентрацию дефектов, например, дислокаций, вызванных интенсивной предварительной холодной обработкой.Процессы разложения твердых растворов также могут привести к нежелательным изменениям свойств сплава. В низкоуглеродистой котельной стали, например, эти изменения включают уменьшение хрупкости и снижение пластичности; в железе Armco часто наблюдается потеря магнитного поля и увеличение коэрцитивной силы. Некоторые сплавы склонны к так называемому деформационному старению. Относительно слабая холодная обработка, которая сама по себе существенно не меняет свойства материала, значительно ускоряет демаркационные процессы между компонентами твердого раствора.Эти процессы приводят сначала к сегрегации, а затем к отрыву, который происходит вблизи дислокаций. Деформация и старение значительно снижают упругость и пластичность сплавов, что обычно нежелательно для материалов, подвергающихся глубокой штамповке, например листовой стали, используемой при производстве автомобилей. Неблагоприятные эффекты старения могут быть значительно уменьшены за счет специального легирования и термообработки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Скаков Ю. А. «Старые металлических сплавов.В коллекции «Металловедение» (Материалы симпозиума ). М., 1971.
Захарова М.И. Атомнокристаллическая структура и свойства металлов и сплавов . М., 1972.
Новиков И.И. Теория термической обработки металлов . Москва, 1974.
Тяпкин Ю. Д., Гаврилова А.В. «Старые сплавов». В коллекции Итоги науки и техники: Серия Металловедение и термическая обработка металлов , вып. 8. Москва, 1974.

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970–1979).© 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

.

металлургия | Определение и история

Использование металлов в настоящее время является кульминацией долгого пути развития, продолжающегося примерно 6 500 лет. Принято считать, что первыми известными металлами были золото, серебро и медь, которые находились в самородном или металлическом состоянии, причем самыми ранними из них, по всей вероятности, были самородки золота, найденные в песках и гравии русел рек. Такие самородные металлы стали известны и ценились за их декоративные и утилитарные ценности во второй половине каменного века.

Ранняя разработка

Золото можно агломерировать в более крупные куски холодным молотком, а самородная медь - нет, и важным шагом к эпохе металлов стало открытие, что металлам, таким как медь, можно придавать форму путем плавления и литья в формах; Среди самых ранних известных изделий этого типа - медные топоры, отлитые на Балканах в IV тысячелетии до нашей эры. Следующим шагом стало открытие возможности извлечения металлов из металлосодержащих минералов. Они были собраны, и их можно было отличить по цвету, текстуре, весу, цвету пламени и запаху при нагревании.Заметно больший выход, полученный при нагревании самородной меди с соответствующими оксидными минералами, мог привести к процессу плавки, поскольку эти оксиды легко восстанавливаются до металла в угольном слое при температурах, превышающих 700 ° C (1300 ° F), в качестве восстановителя. , окись углерода, становится все более стабильной. Чтобы осуществить агломерацию и отделение расплавленной или плавленной меди от связанных с ней минералов, необходимо было ввести оксид железа в качестве флюса. Этот дальнейший шаг вперед можно объяснить присутствием госсановых минералов оксида железа в выветрившихся верхних зонах месторождений сульфида меди.

Во многих регионах медно-мышьяковые сплавы, превосходящие медь по свойствам как в литой, так и в деформируемой форме, были произведены в следующий период. Поначалу это могло быть случайным из-за сходства цвета и цвета пламени между ярко-зеленым минералом карбоната меди малахитом и выветрившимися продуктами таких минералов сульфида меди и мышьяка, как энаргит, и, возможно, позже за этим последовал целенаправленный отбор. соединений мышьяка из-за запаха чеснока при нагревании.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Содержание мышьяка варьировалось от 1 до 7 процентов, с оловом до 3 процентов. Медные сплавы, в основном не содержащие мышьяка, с более высоким содержанием олова - другими словами, настоящая бронза - появились между 3000 и 2500 годами до нашей эры, начиная с дельты Тигра и Евфрата. Открытие ценности олова могло произойти благодаря использованию станнита, смешанного сульфида меди, железа и олова, хотя этот минерал не так широко доступен, как основной минерал олова, касситерит, который, должно быть, был конечным источником металла.Касситерит поразительно плотный и встречается в виде гальки в аллювиальных отложениях вместе с арсенопиритом и золотом; в определенной степени это также встречается в упомянутых выше госсанах из оксида железа.

Несмотря на то, что бронзовая культура могла развиваться независимо в разных местах, наиболее вероятно, что культура бронзы распространилась через торговлю и миграцию народов с Ближнего Востока в Египет, Европу и, возможно, Китай. Во многих цивилизациях производство меди, мышьяковистой меди и оловянной бронзы продолжалось некоторое время вместе.Возможное исчезновение медно-мышьяковых сплавов трудно объяснить. Производство могло быть основано на минералах, которые не были широко доступны и стали дефицитными, но относительный дефицит оловянных минералов не помешал существенной торговле этим металлом на значительные расстояния. Возможно, что в конечном итоге предпочтение было отдано оловянной бронзе из-за вероятности отравления мышьяком от паров, образующихся при окислении содержащих мышьяк минералов.

По мере того, как выветрившиеся медные руды в данных местах разрабатывались, более твердые сульфидные руды под ними добывались и плавились.Используемые минералы, такие как халькопирит, сульфид меди и железа, нуждались в окислительном обжиге для удаления серы в виде диоксида серы и получения оксида меди. Это потребовало не только более высоких металлургических навыков, но и окисления тесно связанного железа, что в сочетании с использованием флюсов оксида железа и более жесткими восстановительными условиями, создаваемыми улучшенными плавильными печами, привело к более высокому содержанию железа в бронзе.

Невозможно провести четкую границу между бронзовым и железным веками.Небольшие куски железа могли быть произведены в медеплавильных печах, поскольку использовались флюсы оксида железа и железосодержащие сульфидные руды меди. Кроме того, более высокие температуры печи могли бы создать более сильные восстановительные условия (то есть более высокое содержание оксида углерода в топочных газах). Первый кусок железа, найденный на железнодорожных путях в провинции Дренте, Нидерланды, был датирован 1350 годом до нашей эры, датой, обычно считающейся средним бронзовым веком для этой местности. В Анатолии, с другой стороны, железо использовалось еще в 2000 году до нашей эры.Иногда встречаются упоминания о железе и в более ранние периоды, но этот материал имел метеоритное происхождение.

После того, как была установлена ​​связь между новым металлом, обнаруженным в медных плавках, и рудой, добавленной в качестве флюса, естественно последовала работа печей для производства железа. Конечно, к 1400 г. до н. Э. В Анатолии железо приобрело большое значение, а к 1200–1000 гг. До н. Э. Оно в довольно больших масштабах превращалось в оружие, первоначально лезвия кинжалов.По этой причине 1200 г. до н.э. был принят за начало железного века. Свидетельства раскопок указывают на то, что искусство производства железа зародилось в горной стране к югу от Черного моря, в районе, где преобладали хетты. Позже это искусство, по-видимому, распространилось среди филистимлян, поскольку в Гераре были обнаружены неочищенные печи, датируемые 1200 годом до н. Э., Вместе с рядом железных предметов.

Плавка оксида железа с древесным углем требовала высокой температуры, и, поскольку температура плавления железа 1540 ° C (2800 ° F) была недостижима в то время, продукт представлял собой просто губчатую массу пастообразных глобул металла, смешанных с полужидкостью. шлак.Этот продукт, позже известный как блюм, вряд ли можно было использовать в том виде, в каком он стоял, но повторный нагрев и обработка горячим молотком удалили большую часть шлака, создав кованое железо - гораздо лучший продукт.

На свойства железа сильно влияет присутствие небольшого количества углерода, при этом значительное увеличение прочности связано с содержанием менее 0,5%. При достижимых в то время температурах - около 1200 ° C (2200 ° F) - восстановление с помощью древесного угля дает почти чистое железо, которое было мягким и имело ограниченное применение для оружия и инструментов, но когда соотношение топлива к руде было увеличено и вытяжка печи с изобретением более совершенного сильфона, железо поглотило больше углерода.Это привело к появлению блюмов и продуктов из железа с различным содержанием углерода, что затруднило определение периода, в течение которого железо могло быть намеренно упрочнено за счет науглероживания или повторного нагрева металла в контакте с избытком древесного угля.

Углеродсодержащее железо имело еще одно большое преимущество, заключающееся в том, что, в отличие от бронзы и безуглеродистого железа, его можно было сделать еще более твердым путем закалки, то есть быстрого охлаждения путем погружения в воду. Нет никаких доказательств использования этого процесса закалки в раннем железном веке, так что он, должно быть, был либо неизвестен тогда, либо не считался выгодным, поскольку закалка делает железо очень хрупким и должно сопровождаться отпуском или повторным нагревом в более низкая температура, чтобы восстановить прочность.То, что, кажется, было установлено на раннем этапе, было практикой многократной холодной ковки и отжига при 600–700 ° C (1100–1300 ° F) - температуре, которая достигается естественным путем при простом огне. Эта практика распространена в некоторых частях Африки даже сегодня.

К 1000 г. до н. Э. Железо стало известно в Центральной Европе. Его использование медленно распространилось на запад. Производство железа было довольно широко распространено в Великобритании во время римского вторжения в 55 г. до н. Э. В Азии железо было известно еще в древности, в Китае около 700 г. до н. Э.

.

В чем смысл старения?

Определение старения

В бухгалтерском учете термин устаревание часто ассоциируется с дебиторской задолженностью компании. Дебиторская задолженность возникает, когда компания предоставляет товары или услуги и позволяет клиенту произвести оплату через 10 или 30 дней. Если некоторые клиенты не соблюдают условия продажи, компания может столкнуться с временной или даже постоянной проблемой с денежным потоком. Чтобы свести к минимуму эти потенциальные проблемы, компании целесообразно регулярно проверять срок дебиторской задолженности .

Старение дебиторской задолженности сортирует дебиторскую задолженность компании по покупателям, а затем по времени с момента выставления счета-фактуры. Как правило, чем старше неоплаченный счет-фактура, тем выше вероятность получения неполной суммы.

Поскольку старение дебиторской задолженности является стандартной функцией бухгалтерского программного обеспечения, оно доступно одним щелчком мыши. Старение также полезно для оценки суммы, необходимой в соответствующем счете Резерв для сомнительных счетов.

Пример отчета о старении

В отчете о старении указывается имя каждого клиента и его неоплаченные счета-фактуры, которые составляют сальдо дебиторской задолженности. Затем суммы каждого неоплаченного счета-фактуры помещаются в один из шести столбцов, которые появляются справа. Заголовки для этих столбцов: «Текущий», просрочка на 1–30 дней, просрочка на 31–60 дней, просрочка на 61–90 дней, просрочка на 91–120 дней и просрочка на 120+ дней. Старение дебиторской задолженности дает руководству компании ценный и удобный для чтения отчет, в котором указаны клиенты с просроченными счетами-фактурами.

Старение также может быть подготовлено для кредиторской задолженности компании. Старение кредиторской задолженности основывается на датах оплаты счетов поставщиков.

.

Смотрите также