Существуют различные процессы, используемые для улучшения механических и физических свойств алюминия. В этой статье мы поговорим о термообработке алюминия. Мы обсудим, что такое термообработка алюминия и как она влияет на материал и его сплав.
Вы также узнаете о различных видах термообработки алюминия. Давайте разберемся, как термообработка используется для повышения прочности алюминия. Продолжайте читать, чтобы узнать больше.
Переведено с помощью www.DeepL.com/Translator (бесплатная версия)
Что такое термическая обработка алюминия?
Термическая обработка алюминия – это процесс нагрева и охлаждения материала. Ее используют для увеличения твердости и прочности алюминия. Термическая обработка также может изменить остаточное напряжение, металлургическую структуру и механические свойства алюминиевого сплава.
Существует несколько термообрабатываемых алюминиевых сплавов. К ним относятся литейные и кованные сплавы. Серии 2000, 8000, 7000 и 6000 серий алюминиевых сплавов можно отделить по проявлению отложений.
При использовании процесса следует помнить, что термическая обработка алюминия отличается от термической обработки стали.
Как проводится термическая обработка алюминия?
Термическая обработка алюминия должна проводиться с использованием печей. Необходимые тепловые условия, необходимые для процесса термической обработки, обеспечиваются печью.
Это оборудование также интегрировано с контрольными приборами. Поэтому обеспечивается равномерность и продолжительность циклов температуры-времени.
Температура печи, используемой в процессе, будет варьироваться от 240⁰F до 1000⁰F. Однако в использованном процессе термической обработки.
Все детали процесса должны быть тщательно контролированы и соответственно установлены. В этом случае можно достичь отличных конечных характеристик алюминия.
Различные типы термической обработки для алюминия
Отжиг
Алюминиевые материалы подвергаются упрочнению эластичным или пластическим деформациям. Эта деформация приводит к образованию структуры зерен, называемой плоскостями скольжения. Плоскости скольжения делают алюминий легко деформируемым.
Чем больше происходит деформация, тем меньше останется плоскостей скольжения. Поэтому для дальнейшей деформации потребуется больше усилий.
В этом случае алюминиевый сплав подвергается процессу упрочнения. Однако удаление упрочнения единственный способ, чтобы можно было продолжить пластическую деформацию.
Алюминиевый сплав подвергается отжигу, чтобы кристаллическая структура зерен вернулась к первоначальному состоянию. Это позволяет восстановить плоскости скольжения. Таким образом, можно снова легко формировать.
Этот тип термической обработки способствует смягчению алюминия, который подвергся упрочнению или деформации. Его также используют для снятия напряжений, которые могут возникнуть во время литья или холодной ковки. Отжиг также стабилизирует размеры металла. Он также устраняет проблемы, которые могут быть вызваны искривлением и другими внутренними напряжениями.
Алюминиевый сплав должен быть подвергнут термической обработке при температуре от 570⁰F до 770⁰F для отжига. Его необходимо выдерживать при этой температуре около 30 минут до 3 часов. Существуют переменные, влияющие на использованную температуру и время. Сюда входит состав сплава и размер детали.
Закалка
Закалка используется для быстрого охлаждения алюминиевого сплава, что приводит к упрочнению и увеличению прочности металла. Процесс заключается в нагреве алюминия до высокой температуры, а затем быстром погружении его в жидкость, такую как масло или вода. Быстрая скорость охлаждения средства закалки приводит к формированию более стабильной кристаллической структуры в алюминии.
Одним из важных аспектов при закалке алюминия является использование соответствующего средства закалки. Масло обычно используется для закалки алюминиевых сплавов, поскольку оно охлаждается медленнее, чем вода, что позволяет более контролируемое охлаждение. Оно также помогает снизить риск деформации или трещин. Однако вода также может быть использована для закалки алюминия, в зависимости от сплава и требуемых свойств.
Кроме того, важно отметить, что не все алюминиевые сплавы подходят для закалки. Некоторые сплавы могут потребовать другого метода или вообще не реагировать на закалку. Более того, закалка должна проводиться только после достаточного нагрева, чтобы предотвратить трещины и другие проблемы, вызванные термическими напряжениями.
Также скорость охлаждения, температура и время, затраченное на закалку, являются важными для процесса и должны быть оптимизированы в зависимости от конкретного сплава и требуемых свойств.
Старение
Этот процесс используется для увеличения прочности алюминиевых сплавов. Процесс заключается в нагреве алюминия до температуры ниже его точки плавления.
Во время старения алюминиевый сплав проходит через процесс, называемый естественным старением или осаждением. Атомы в сплаве укладываются в более стабильную, плотную кристаллическую структуру. Этот процесс улучшает прочность алюминиевого сплава за счет увеличения плотности осадков.
Существует два типа процессов старения, которые могут быть применены к алюминию. Первый называется естественным старением, при котором алюминиевый сплав выдерживается при комнатной температуре в течение определенного времени. Этот процесс применяется для сплавов, которым не требуется высокая прочность и последующая обработка.
Второй тип называется искусственным или ускоренным старением и применяется для сплавов, которым нужна высокая прочность и которые будут дальнейшей обработке. Этот процесс осуществляется путем нагрева алюминия до температуры выше комнатной на определенное время.
Термическая обработка раствором
Термическая обработка раствором используется для улучшения прочности или пластичности алюминиевых сплавов. Процесс заключается в нагреве алюминия до температуры выше его растворной температуры.
Это температура, при которой составляющие элементы сплава растворяются в единственном фазовом растворе. Затем его быстро охлаждают. Быстрая скорость охлаждения “замораживает” растворенные элементы, что придает сплаву улучшенные механические свойства.
После термической обработки раствором алюминиевые сплавы, как правило, должны пройти процесс, называемый старением, для полного развития их прочности и пластичности.
Упрочнение осаждением
Упрочнение осаждением применяется для увеличения прочности и твердости алюминиевых сплавов. Алюминиевый сплав нагревается до высокой температуры, обычно около 180-250°C. Затем его выдерживают при этой температуре в течение определенного времени для образования мелких частиц или осадков в металле.
Самый распространенный сплав для упрочнения осаждением – 7075. Он обладает высокой прочностью и хорошей прочностью. Они используются в основном в авиационной промышленности и других высоконагруженных приложениях. Другим примером является сплав Al-Cu-Mg, часто используемый в авиационных конструкциях и некоторых коммерческих применениях.
Применение термической обработки
Авиационная промышленность
Алюминиевые сплавы широко используются в авиационных применениях из-за их высокого отношения прочности к массе. Термическая обработка используется для увеличения прочности и стойкости этих сплавов, что делает их подходящими для использования в конструкциях самолетов, двигательных компонентах и других высоконагруженных приложениях.
Автомобильная промышленность
Термическая обработка используется для увеличения прочности и стойкости сплавов для использования в двигателестроительных компонентах, трансмиссионных компонентах и системах подвески.
Спортивные товары
Алюминиевые сплавы широко используются в производстве спортивных товаров, таких как бейсбольные и софтбольные биты, хоккейные клюшки и гольф-клубы. Термическая обработка используется для увеличения прочности и долговечности этих сплавов, что делает их подходящими для использования в этих приложениях с высоким ударом.
Морская промышленность
Тепловая обработка алюминия используется для увеличения прочности и коррозионной стойкости сплавов, используемых в морских применениях.
Преимущества термической обработки алюминия
Увеличение прочности и твердости
Термическая обработка может быть использована для повышения прочности и твердости алюминиевых сплавов. Это делает их более подходящими для использования в высоконагруженных приложениях, таких как авиационная и автомобильная инженерия.
Улучшение ударной вязкости
Термическая обработка может быть использована для улучшения ударной вязкости алюминиевых сплавов. Это важно в приложениях, где материал подвергается удару или другим динамическим нагрузкам.
Увеличение сопротивления усталости
Термическая обработка может быть использована для увеличения сопротивления усталости алюминиевых сплавов. Это делает их более подходящими для использования в приложениях, которые подвергаются циклическим нагрузкам.
Улучшение устойчивости к коррозии
Термическая обработка может быть использована для улучшения устойчивости к коррозии алюминиевых сплавов. Это может быть достигнуто путем осаждения фаз, богатых алюминием, которые действуют как барьеры для коррозионной среды.
Улучшение пластичности
Термическая обработка может быть использована для увеличения пластичности алюминиевых сплавов. Это необходимо в приложениях, где материал подвергается изгибу или другим формам деформации.
Улучшение термической стабильности
Термическая обработка может быть использована для улучшения термической стабильности алюминия. Это делает материал способным сохранять свои механические свойства при высоких температурах. Это важно в приложениях, где материал подвергается высоким температурам.
Улучшение поверхностных свойств
Термическая обработка может улучшить поверхностные свойства, такие как твердость и устойчивость к коррозии, что важно в приложениях, где материал подвергается износу или коррозии.
В заключение
Для подведения итога, термическая обработка алюминия – это процесс, используемый для изменения физических и механических свойств алюминиевых сплавов.
Существует несколько типов термической обработки алюминия, включая отжиг, термическую обработку растворения и термическую обработку осаждения.
Термическая обработка алюминия используется в широком спектре приложений, включая авиацию, автомобилестроение, строительство и производство.
Преимущества термической обработки алюминия включают в себя улучшение прочности, твердости, пластичности и ударной вязкости.
Она позволяет лучше контролировать микроструктуру алюминия, улучшая тем самым его производительность в конкретных приложениях.
