Как термически обработать алюминиевый сплав?

Как термически обработать алюминиевый сплав?

В дополнение к некоторым общим характеристикам алюминиевых сплавов, такие как высокое соотношение прочности к весу и сильная коррозионная стойкость, производительность разных сплавов сильно отличается, а термическая обработка тоже инструмент для корректировки его работоспособности.

Термическая обработка относится к контролю температуры части или всего сплава и времени при определенной температуре., тем самым изменяя его микроструктуру и изменяя свойства сплава.

Термическая обработка стали – нагрев металла до очень высоких температур..

Но алюминий имеет гораздо более низкую температуру плавления и более высокую теплопроводность., что может существенно повлиять на то, как он нагревается.

Можно ли алюминиевый сплав подвергать термообработке?

Некоторые определенные сплавы могут подвергаться термообработке., не все алюминиевые сплавы можно подвергать термообработке;

Вообще говоря, термическая обработка может улучшить эксплуатационные параметры алюминиевых сплавов, такие как:

• 1. Армированный сплав
• 2. Повышенная пластичность
• 3. Повышенная твердость
• 4. Устранение внутреннего напряжения
• 5. Улучшить его коррозионную стойкость
• 6. Проводимость

Сплавы, упрочняемые термической обработкой, называются термически упрочняемыми., такие как:

• 2000 серии
• 4000 серии (некоторые сплавы)
• 6000 серии
• 7000 серии
• 8000 серии

Фактором, определяющим возможность термообработки сплава, является химический состав сплава.. Некоторые химические элементы проявляют более высокую растворимость в алюминии при высокой температуре., и атомы могут быть перераспределены в сплаве, чтобы сделать распределение более однородным и улучшить характеристики сплава..

Однако наш самый распространенный термообрабатываемый сплав – это 6061 сплав.

Какие существуют методы термической обработки алюминиевого сплава??

Существует четыре широко используемых метода термообработки алюминиевых сплавов.;

1. Отжиг

Отжиг — это процесс, используемый для противодействия некоторым эффектам холодной обработки. (без нагрева алюминия). Когда материал подвергается холодной обработке, создает внутренние напряжения, повышающие его прочность и твердость. Однако, это происходит за счет некоторой пластичности и формуемости, эффект, называемый рабочим упрочнением.

Деформационное упрочнение необходимо для повышения прочности изделия.. Однако, если изделие впоследствии подвергается дальнейшей формовочной обработке, снижение формуемости может привести к выходу продукта из строя при переработке.

Отжиг также снимает внутренние напряжения в литых алюминиевых деталях, чтобы предотвратить будущие трещины.. Процесс включает нагрев сплава до определенной температуры., удерживание в течение определенного времени, а затем медленно охлаждая его до комнатной температуры.

2. Термическая обработка раствора

Термическая обработка на раствор включает процесс нагрева, аналогичный отжигу., но вместо постепенного охлаждения до комнатной температуры, продукт закален. Закалка обычно проводится в воде и по существу «замораживает» микроструктуру до того, как атомы перераспределятся..

После закалки, алюминий способен стареть. Закалка также предоставляет окно, которое позволяет приступить к дальнейшим процессам формовки..

Термообработка на твердый раствор максимизирует концентрацию упрочняющих легирующих элементов в твердом растворе, чтобы они не выпадали в осадок до того, как произойдет старение..

Идеальная температура для достижения такой растворимости всего на несколько градусов ниже температуры плавления сплава.. Из-за очень узкого температурного окна, для достижения и поддержания требуемых условий должны использоваться очень точные печи.

3. Естественное и искусственное старение

Когда продукт подвергается термообработке на твердый раствор, старение - естественный или искусственный процесс. Процесс старения постепенно увеличивает прочность и твердость сплава до более высокого уровня, чем первоначальный уровень..

Как только начинается процесс старения, микроструктура сплава постепенно фиксируется по мере того, как элементы твердого раствора начинают выделяться и фиксируются в своих конечных положениях..

Естественное старение означает, что большая часть затвердевания происходит в 24 часов лечения, и для полного эффекта может потребоваться от четырех до пяти дней.. Однако, некоторые сплавы не могут достичь максимальной прочности за счет естественного старения, потому что их компоненты твердого раствора не могут быть полностью осаждены.

Эти сплавы требуют дальнейшего нагрева для достижения полного осаждения., процесс, называемый искусственным старением, также известный как дисперсионное твердение. Сплав нагревают до определенной температуры и выдерживают в течение 6 к 24 Часов, затем охлаждают до комнатной температуры. В результате получается сплав с повышенной прочностью и твердостью, но пониженной пластичностью..

4. Гомогенизация

Основная цель процесса окончательной термообработки (гомогенизация) заключается в перераспределении внутренних легирующих элементов с целью достижения однородности химического состава продукта. Это очень важно для кастинга., которые затвердевают с разной скоростью по всей толщине, начиная с края формы.

В этом процессе, элементы с более низкой температурой плавления, например чистый алюминий, сначала затвердевают на внешних краях, в то время как элементы с более высокой температурой плавления мигрируют и концентрируются к центру стенки отливки.

Если ничего не делать, некоторые участки изделия могут быть слишком мягкими, в то время как другие области могут быть слишком твердыми и ломкими, делает отказ более вероятным. Для гомогенизации алюминиевого сплава, деталь нагревают до температуры чуть ниже точки плавления, а затем медленно охлаждают.

Разница между гомогенизацией и отжигом заключается в том, что гомогенизация проводится при более высокой температуре.. Отжиг рекристаллизует только за счет миграции границ зерен., в то время как гомогенизация также обеспечивает миграцию легирующих элементов для достижения однородности химического состава по всему продукту.

Термическая обработка и отпуск: они связаны?

При поиске алюминиевых сплавов, состояние нрава обычно включено, а некоторые обозначения отпуска маркируются в соответствии со специальной термической обработкой, упомянутой ранее.. То есть, обозначения «О», «W» и «T» соответственно показывают, был ли сплав отожжен., термообработанный или состаренный раствор.

О = отожженный

W = термообработанный раствор

Т = старость

Их значение разное, но специальный отпуск обычно требует специального процесса термообработки;
Когда вы будете готовы заказать или использовать алюминиевый сплав, лучше всего запомнить название отпуска и влияние отпуска на свойства сплава.

Подведем итог

При покупке алюминиевого сплава, не только для определения типа сплава, Тип сплава может определить, хорошие ли характеристики сплава, но разные состояния отпуска имеют относительно большое влияние на производительность;

Позвольте мне привести вам пример, чтобы проиллюстрировать проблему. При покупке в закаленном состоянии сплава А и В, установлено, что отпущенное состояние сплавов C и D также может удовлетворять всем требованиям по физическим и химическим характеристикам.. можно улучшить в большей степени.

Пригодность термообработки для вашего продукта будет зависеть от его конечного применения и выбранного вами производственного процесса.. Поскольку термообработка влечет за собой дополнительные затраты на оснастку, следует тщательно оценить, необходимо ли это в вашей ситуации.