Главная > Разное > Диаграммы равновесия металлических систем
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Защита сплавов от окисления при отжиге

При проведении опытов над сплавами для построения диаграмм равновесия всегда желательно при длительном отжиге защищать сплавы от окисления. Некоторые сплавы могут отжигаться в трубах или тиглях с древесным углем, а в других случаях можно изолировать сплавы в запаянных стеклянных или кварцевых трубках, наполненных аргоном или азотом. Если какой-либо конец стеклянной трубы выступает из печи, то необходимо предусмотреть на значительном протяжении заполнение печи и внутренней трубы шлаковой ватой или каким-либо другим подходящим огнеупорным материалом.

Рис. 51. Стадии запаивания образцов для отжига в ампулы из твердого стекла

Рис. 52. а — удовлетворительно запаянная ампула; б - неудовлетворительно запаянная ампула; в — метод закрепления нихромовой проволоки на запаянной ампуле для быстрого извлечения ее из печи

В противном случае между концами печи возникает большой температурный градиент.

В огромном большинстве случаев сплавы отжигаются в запаянных стеклянных или кварцевых ампулах. При низких температурах можно одновременно отжигать несколько образцов в одной запаянной ампуле, но при этом необходимо соблюдать большую осторожность. Например, точка кипения как алюминия, так и серебра выше 2000°, но было показано [45], что когда богатые серебром образцы сплавов разного состава отжигаются вместе в одной ампуле, может произойти перегонка металла из одного образца в другой даже при 650°. Поэтому каждый образец следует отжигать в отдельной ампуле, которая должна быть достаточно мала, но иметь такие размеры, чтобы при ее запаивании образец не нагревался. Можно получить значительную экономию стеклянных трубок, если сплавы запаивать партиями, как показано на рис. 51. Необходима особая осторожность в связи с возможностью получения слишком тонких стенок у концов стеклянной ампулы (рис. 52, а).

При отсутствии практики вследствие всасывания мягкого стекла в вакууме получаются дефекты, показанные на рис. 52, б. Такие ампулы разрушаются даже при очень медленном нагреве и поэтому должны браковаться.

Кварцевые трубки могут быть запаяны таким же образом в пламени, образуемом при горении смеси кислорода и светильного газа.

Коэффициент расширения кварца настолько мал, что может быть допущено без риска разрушения легкое вдавливание, как показано на рис. 52, б.

Многие сплавы при высоких температурах реагируют со стеклом или кварцем. Так, крупные куски сплавов алюминия насыщаются значительным количеством окиси кремния при отжиге в стеклянной трубке выше 550°, а опилки этих же сплавов уже загрязняются при 500°. В таких случаях при низких температурах защиту обеспечивают, помещая сплав в короткую алюминиевую трубку, которую затем запаивают в стеклянную или кварцевую ампулу. Другой метод заключается в покрытии куска сплава слоем цемента из окиси алюминия, который высушивается при медленном нагреве на воздухе или в вакууме (соответственно активности сплава). Необходимо при этом помнить, что окись алюминия поглощает большое количество газов. Для их удаления образцы в защитном слое из окиси алюминия в течение нескольких минут должны быть нагреты в вакууме при 400° (до запаивания содержащей их стеклянной ампулы). Если образцы запаивают, как показано на рис. 51, то нагрев лучше проводить в состоянии присоединив стеклянную трубку к вакуумному насосу.

Применение трубок из окиси алюминия для защиты выше 1100—1200° непрактично, так как окись алюминия реагирует с окисью кремния, образуя вещество, похожее на муллит. Этого можно избежать, заключая образцы в трубу из окиси алюминия, обвернутую в тонкую фольгу из металла, имеющего высокую точку плавления, например, циркония. Такой прием пригоден для отжига, но затрудняет закалку, так как обвертывание образца препятствует быстрому охлаждению металла закалочной жидкостью. Если при высоких температурах образец и фольга не сплавляются, то образцы можно заворачивать в металлическую фольгу, не применяя корундизовую трубку.

Запаянные стеклянные ампулы, имеющие форму, показанную на рис. 51, могут обматываться нихромовой проволокой (см. рис. 52, в); при низких температурах закалку можно произвести, выдергивая ампулу из печи и погружая ее в воду. При этом стеклянная ампула должна быть немедленно разбита. Кварцевые ампулы лучше погружать в большую железную ступу, наполненную ледяной водой, и быстро раздавливать железным пестиком.

Когда требуется более быстрая закалка, можно применять печь типа Розенгайна (рис. 53). Печь имеет длинную кварцевую трубу, которая в первоначальной конструкции эвакуировалась, так что благодаря вакууму можно было создавать внезапный напор воды. Конструкция легко изменяется для отжига в инертной атмосфере, и тогда труба ее откачивается непосредственно перед закалкой.

Рис. 53. Закалочная печь Розенгайна

Печи этого типа удовлетворительно работают до 700°, но могут применяться вплоть до 1000°, хотя при высоких температурах закалка затрудняется вследствие бурного образования пара. В конструкции установки важно, чтобы диаметры различных трубок и кранов были достаточно велики для быстрой подачи большого количества воды; тогда образец сможет уноситься из зоны нагрева в другой конец трубы. Если вода поступает медленно, возможно испарение с образованием завихрения, которое отбрасывает образец в обратном направлении.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление