Термическая обработка сплавов алюминия
Термообработка сплавов алюминия необходима для корректировки параметров материала при помощи влияния больших температур. Всевозможными вариантами обработки можно достичь большого разнообразия структуры и параметров.
Сплавы, которые содержат примеси в размере 15-18%, имеют вид твёрдого раствора. В качестве дополнительных элементов используются медь, магний, цинк, кремний и остальные вещества, различное комбинирование которых и их процентное соотношение прямо пропорционально оказывают влияние на характеристики материала.
В нормальном состоянии силумины не выделяются большей прочностью, при этом довольно пластичны. Наиболее нестабильные сплавы включают в состав очень много легирующих элементов, которые оказывают влияние на равновесную структуру.
Для упрочнения сплавов алюминия применяется методы термические обработки. Путем одинакового нагрева, который регламентируется техусловиями, получают соответствующую структуру, нужную для первой стадии распада твёрдого раствора.
При помощи термические обработки можно получить много типов структуры материала, которые соответствуют требованиям производства. Термообработка дает возможность создать структуру, которая не имеет заменителей.
На данное время разработано много методов термические обработки изделий из алюминия, посреди которых самую большую известность обрели три: отжиг, закалка, старение.
Характерности термические обработки сплавов алюминия
Алюминий и его сплавы просят особенного подхода к термической обработке для достижения конкретной прочности и структуры материала. Достаточно часто используют несколько методов термические обработки. В большинстве случаев, после закалки следует старение. Однако некоторые типы материалов могут подвергаться старению без закалки.
Подобная возможность рождается после отливки, когда элементы, при очень высокой скорости охлаждения, могут дать металлу нужную структуру и крепость. Это происходит во время литья при температуре примерно 180 градусов. При подобной температуре увеличивается уровень прочности и твердости, а еще уменьшается степень тягучести.
Любой из методов термические обработки имеет определенные свойства, которые необходимо учесть во время обработки изделий из алюминия.
Отжиг нужен чтобы придать гомогенной структуры сплаву алюминия. При помощи такого способа состав становиться более гомогенным, активизируется процесс диффузии и выравнивается размер базовых частиц. Также можно достичь снижения напряжения кристаллической решётки. Температура обработки выбирается персонально, исходя из свойств сплава, нужных конечных параметров и структуры материала.
Состав и свойства сплавов алюминия, упрочняемых термообработкой
Основным этапом отжига считается охлаждение, которые можно проводить несколькими вариантами. В большинстве случаев проводят охлаждения в печи или на чистом воздухе. Также используется поэтапное комбинированное охлаждение, в первую очередь в печи, а потом на воздухе.
От скорости уменьшения температуры напрямую зависят характеристики готового материала. Быстрое охлаждение содействует появлению перенасыщенности твёрдого раствора, а медлительное – существенного уровня распада твёрдого раствора.
Закалка требуется для упрочнения материала путем перенасыщения твёрдого раствора. Такой способ построен на нагреве изделий температурам и быстром охлаждении. Это содействует настоящему растворению составных компонентов в алюминии. Применяется для обработки деформируемых сплавов алюминия.
Для применения данного способа необходимо правильно высчитать температуру обработки. Чем выше степень, тем мало времени требуется на закалку. При этом необходимо выбрать температуру таким образом, чтобы она превышала значение, нужное для растворимости элементов, но была меньше границы расплава металла.
Методом старения достигается увеличение прочности сплава из алюминия. Причем необязательно подвергать изделия искусственному старению, так как возможен процесс естественного старения.
В зависимости от типа старения меняется скорость изменений структуры. По этому искусственное старение намного лучше, так как оно дает возможность увеличить продуктивность работ. Выбор температуры и времени обработки зависит от параметров материала и параметров легирующих элементов.
Правильное комбинирование уровня нагрева и времени выдержки дает возможность увеличить крепость и эластичность. Этот процесс именуется стабилизацией.
Методы отжига листов из алюминия
Отжиг сплавов алюминия не считается обязательным к использованию. Но в большинстве случаев без данного способа термические обработки невозможно достигнуть желаемых параметров материала.
Основой использования отжига может стать особенное состояние сплава, какое может выражаться в уменьшении пластичности материала.
Использование отжига рекомендуется при наблюдении трех типов состояний:
- Присущее литым изделиям неравновесное состояние связано с разницей режимов температур. Скорость охлаждения литых изделий существенно превосходит рекомендуемую, при которой создается эффект равновесной кристаллизации.
- Пластическая дефармация. Подобное состояние может быть вызвано технологичными требованиями к свойствам и форме готового изделия.
- Разнородная структура материала, вызванная другими методами термические обработки, в том числе закалкой и старением. В данном случае происходит выделение одного из легирующих элементов в интерметаллидную фазу, сопровождающуюся перенасыщением элементов.
Указанные выше проблемы могут устранятся методом отжига. Нормализация структуры и состояния сплава из алюминия сопровождается повышением пластичности. В зависимости от типа неравновесного состояния выбираются разные методы отжига.
На данное время выделяют три режима отжига:
- Гомогенизация. Предназначается для обработки литых слитков. В процессе термообработки слитков при больших температурах достигается однородная структура. Это дает возможность облегчить процесс проката с уменьшением количества производственных затрат. В большинстве случаев может использоваться для увеличения качества деформированных изделий. Температура отжига выполняется в границах 500 градусов с дальнейшей выдержкой. Охлаждение можно проводить несколькими вариантами.
- Рекристаллизация. Используется для восстановления деформированных деталей. При этом требуется подготовительная обработка прессом. Температура отжига меняется в диапазоне от 350 до 500 градусов. Время выдержки не превышает 2-х часов. Скорость и способ охлаждения не имеет особенных рамок.
- Гетерогенизация. Добавочная отжиг после иных методов термические обработки. Такой способ нужен для разупрочнения сплавов алюминия. Этот способ обработки дает возможность уменьшить степень крепость с одновременным повышением уровня пластичности. Отжиг выполняется приблизительно при 400 градусах Цельсия. Выдержка в большинстве случаев составляет 1-2 часа. Данный тип отжига существенно делает лучше характеристики эксплуатации металла и увеличивают степень сопротивления коррозии.
Закалка металлических отливов
Закалка подходит не для самых разных типов сплавов алюминия. Для успешного структурного изменения, сплав должен содержать такие элементы как медь, магний, цинк, кремний или литий. Собственно эти вещества способны полностью растворится в составе алюминия, создав структуру, имеющую отличные от алюминия свойства.
Этот тип термические обработки проводиться при интенсивном нагреве, позволяющем составным элементам раствориться в сплаве, с будущим интенсивным охлаждением до обыкновенного состояния.
Термические превращения в сплавах 6060, 6063, АД31
При подборе режима температур необходимо смотреть на кол-во меди. Также, необходимо брать во внимание свойства литых изделий.
В условиях в промышленности температура нагрева под закалку колеблется в диапазоне от 450 до 560 градусов. Выдержка изделий при подобной температуре обеспечивает расплавление элементов в составе. Время выдержи зависит от типа изделия, для деформированных как правило не больше более часа, а для литых – от пары часов до 2-ух суток.
Скорость охлаждения при закалке следует выбирать таким образом, чтобы состав сплава из алюминия не подвергался распаду. На производстве в промышлености охлаждение проводят при помощи воды. Впрочем этот способ не всегда прекрасно подходит, так же как и при охлаждении толстых изделий происходит неравномерное уменьшение температуры в самом центре и по краешкам изделия. По этому для больших и непростых изделий используются прочие методы охлаждения, которые выбираются персонально.
Старение сплавов алюминия
Старение проходит с целью улучшения характеристик прочности изделия. Такой вид термообработки состоит в выдержке в условиях обыкновенного режима температур.
Увеличение прочности достигается путем распада твёрдого раствора, что нужно после закалки, так как закалка приводит к пресыщенности металла.
Есть два способа старения сплавов алюминия: природное и искусственное.
Природное старение происходит без предварительного нагрева при обыкновенных температурах. Это может происходить в условиях обыкновенного склада или помещения промышленного типа, где температура окружающей среды не превышает 30 градусов.
Природное старение возможно из-за специального качества алюминия, оно называется «свежезакаленное состояние». Свойства изделий сильно отличаются сразу же после закалки и после определенного времени нахождения на складе.
Искусственное старение проходит путем нагрева изделий до температуры 200 градусов. Это активирует процесс диффузии, что помогает усовершенствованному растворению составных компонентов. Выдержка может составлять от пары часов до нескольких суток.
Нужно сказать, что состаренные искусственно сплавы можно вернуть к изначальному состоянию. Для этого необходимо подогреть изделие до 250 градусов с выдержкой до одной минуты. Выдержка должна проходит в селитряной ванне в строго установленное время, с точностью до нескольких секунд.
Причем аналогичный возврат можно исполнять пару раз, без потери прочности материала, но с меньшим изменением параметров. Возврат состаренного металла в большинстве случаев проводят с целью восстановления пластичности, нужной для изменения формы изделия.
Любой из типов термические обработки повсеместно применяется в промышленности. Из-за чего у изготовителей есть вероятность получения материалов, полностью соответствующих требованиям производства. Причем такая обработка сплавов дает возможность существенно сделать лучше свойства алюминия и получить материал, не имеющий заменителей.
Важное требование при термической обработке – соблюдение требований и советов к режиму температур обработки и времени выдержки. Малейшие отклонения приводят к невозвратимым изменениям параметров материала.
Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
