Stop aluminium jest ważnym materiałem konstrukcyjnym o doskonałych właściwościach mechanicznych i odporności na korozję. Aby jeszcze bardziej poprawić wydajność stopów aluminium, zwykle wymagana jest obróbka cieplna. Obróbka cieplna odlewanego stopu aluminium odnosi się do procesu nagrzewania odlewanego stopu aluminium do określonej temperatury, utrzymywania go przez pewien czas, a następnie schładzania.
Główne cele obróbki cieplnej stopów aluminium odlewniczego są następujące:
1. Poprawa właściwości mechanicznych materiałów: Dzięki obróbce cieplnej można poprawić wytrzymałość, twardość i odporność na zużycie stopów aluminium, aby spełnić wymagania różnych zastosowań inżynieryjnych.
2. Eliminacja naprężeń wewnętrznych w materiałach: Podczas procesu odlewania stopów aluminium, ze względu na powolną szybkość chłodzenia
3. Poprawa odporności materiałów na korozję: Stopy aluminium podczas obróbki cieplnej tworzą gęstą warstwę tlenku, co może skutecznie poprawić odporność materiałów na korozję i wydłużyć ich żywotność.
Proces obróbki cieplnej stopów aluminium odlewniczego zazwyczaj obejmuje następujące etapy:
1. Ogrzewanie: Umieść odlewane części ze stopu aluminium w piecu w celu ogrzania do pożądanej temperatury obróbki cieplnej. Wybór temperatury i czasu ogrzewania zależy od składu stopu aluminium i wymaganych właściwości.
2. Izolacja: Po podgrzaniu do pożądanej temperatury, utrzymuj ją przez pewien czas, aby osiągnąć jednolity stan równowagi termicznej wewnętrznej struktury stopu aluminium. Długość czasu izolacji jest również jednym z ważnych czynników wpływających na efekt obróbki cieplnej.
3. Chłodzenie: Wybierz odpowiednią metodę chłodzenia zgodnie ze szczegółowymi wymaganiami. Powszechnie stosowane metody chłodzenia obejmują hartowanie w wodzie, hartowanie w oleju i chłodzenie naturalne. Różne metody chłodzenia mają różny wpływ na wydajność stopów aluminium.
Cztery główne procesy obróbki cieplnej:
1. Wyżarzanie: Proces nagrzewania odlewów ze stopów aluminium do stosunkowo wysokiej temperatury, zwykle około 300 stopni, utrzymywania przez pewien okres czasu, a następnie chłodzenia ich w piecu do temperatury pokojowej nazywa się wyżarzaniem. Podczas procesu wyżarzania roztwór stały rozkłada się, a cząstki drugiej fazy agregują, co może wyeliminować naprężenia wewnętrzne odlewu, ustabilizować rozmiar odlewu, zmniejszyć odkształcenia i zwiększyć plastyczność odlewu.
2. Obróbka roztworem: Podgrzanie odlewu do najwyższej możliwej temperatury, zbliżonej do temperatury topnienia eutektyki, utrzymanie go w tej temperaturze przez wystarczający okres czasu, a następnie szybkie schłodzenie w celu zmaksymalizowania rozpuszczenia składników wzmacniających. Ten stan wysokiej temperatury jest utrwalany i przechowywany w temperaturze pokojowej, a proces ten nazywa się obróbką roztworem. Obróbka roztworem stałym może poprawić wytrzymałość i plastyczność odlewów oraz zwiększyć odporność stopów na korozję.
3. Obróbka starzeniowa: Proces nagrzewania odlewu poddanego obróbce roztworem stałym do określonej temperatury, utrzymywania go przez określony czas, a następnie wyjmowania go z pieca i powolnego schładzania do temperatury pokojowej w powietrzu nazywa się starzeniem. Jeśli wzmocnienie starzeniowe przeprowadzane jest w temperaturze pokojowej, nazywa się je naturalnym starzeniem; jeśli wzmocnienie starzeniowe przeprowadzane jest powyżej temperatury pokojowej i utrzymywane przez pewien czas, nazywa się je sztucznym starzeniem. Obróbka starzeniowa to spontaniczny proces rozkładu przesyconego roztworu stałego, który przywraca sieć matrycy stopu do stosunkowo stabilnego stanu.
4. Obróbka cykliczna na zimno i na gorąco: Odlewy poddane obróbce cyklicznej na zimno i na gorąco mogą wykazywać kurczenie się i rozszerzanie sieci roztworu stałego z powodu wielokrotnych procesów nagrzewania i chłodzenia. Powoduje to niewielkie przemieszczenie sieci każdej fazy i bardziej stabilny stan cząstek drugiej fazy, co poprawia stabilność wymiarową odlewu i czyni go odpowiednim do produkcji precyzyjnych części.
Podczas obróbki cieplnej należy zwrócić uwagę na trzy ważne kwestie:
1. Kontrola temperatury: Podczas procesu nagrzewania konieczna jest ścisła kontrola temperatury, aby uniknąć nadmiernie wysokich lub niskich temperatur i zapobiec niekorzystnemu wpływowi na wydajność stopu aluminium.
2. Czas izolacji: Długość czasu izolacji ma bezpośredni wpływ na strukturę i właściwości stopu aluminium. Nadmierny lub niewystarczający czas izolacji może prowadzić do niezadowalających wyników obróbki cieplnej.
3. Szybkość chłodzenia: Różne szybkości chłodzenia będą miały różny wpływ na mikrostrukturę i właściwości stopów aluminium. Odpowiednie metody chłodzenia i prędkości muszą być dobierane zgodnie ze szczególnymi wymaganiami.
