Виды и применение термической обработки алюминиевых поковок

Алюминиевые поковки широко используются в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная, оборонная и инструментальная.Однако механические свойства алюминиевых сплавов можно дополнительно оптимизировать за счет термической обработки.Существует несколько видов термической обработки алюминиевых поковок в зависимости от желаемых свойств и состава сплава.В этой статье объясняются наиболее распространенные процессы термообработки алюминиевых поковок и их применение.

1. Лечение раствором

Обработка на раствор — это процесс термообработки, который включает нагрев алюминиевых поковок до высокой температуры и выдерживание их при этой температуре в течение определенного времени.Целью этого процесса термообработки является равномерное растворение легирующих элементов в алюминиевой матрице.Это улучшает пластичность, ударную вязкость и коррозионную стойкость алюминиевых поковок.

Температура и время обработки раствора зависят от состава сплава.Например, температура обработки раствором поковок алюминия 6061 составляет 540°С в течение одного часа, а для поковок алюминия 7075 — 480°С в течение трёх часов.Скорость охлаждения после обработки раствором также имеет решающее значение.Закалка поковок в воде или масле на высокой скорости позволяет растворенным легирующим элементам образовать твердый раствор.

Обработка раствором обычно используется для алюминиевых поковок, требующих высокой прочности, таких как компоненты самолетов и детали конструкций.Этот процесс также может устранить последствия предыдущей термообработки или холодной обработки, что делает поковки более стабильными и легкими для формования.

2. Лечение старения

Обработка старением — это процесс повторного нагрева алюминиевых поковок после обработки на раствор, чтобы способствовать выделению упрочняющих фаз.Это достигается путем выдерживания поковок при более низкой температуре в течение более длительного периода, что позволяет легирующим элементам образовывать мелкие частицы в алюминиевой матрице.Выделения действуют как препятствия движению дислокаций, повышая прочность и твердость алюминиевых поковок без ущерба для пластичности.

Температура и время старения зависят от состава сплава и желаемого уровня прочности.Например, температура старения алюминиевых поковок 7075 обычно составляет от 120°C до 180°C в течение нескольких часов.Продолжительность старения может варьироваться от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от сплава и размера поковок.

Обработка старением обычно используется для алюминиевых поковок, требующих высокой прочности и жесткости, таких как детали самолетов, велосипедные рамы и автомобильные компоненты.

3. Обработка дисперсионным отверждением

Дисперсионная закалка — это специализированный тип обработки старением, который включает в себя комбинацию обработки на раствор, закалки и нескольких циклов старения для повышения прочности и твердости алюминиевых поковок.Этот процесс также известен как отпуск Т6 и обычно используется для высокопрочных алюминиевых сплавов, таких как 7075 и 2024.

Процесс дисперсионного твердения начинается с обработки алюминиевых поковок на раствор с последующей закалкой в ​​воде или масле с образованием пересыщенного твердого раствора.Затем поковки выдерживают при более низкой температуре, чтобы способствовать образованию осадков.Однако вместо одного цикла старения дисперсионное твердение включает в себя несколько циклов старения при разных температурах для контроля размера и распределения осадков.В результате образуется тонкая и равномерно распределенная структура выделений, повышающая прочность, твердость и усталостную прочность алюминиевых поковок.

Дисперсионная закалка обычно используется для алюминиевых поковок, от которых требуется высокая прочность и устойчивость к усталости, таких как детали самолетов, компоненты ракет и оборонная промышленность.

Заключение

Термическая обработка является важным шагом в оптимизации механических свойств алюминиевых поковок.Обработка на раствор, старение и дисперсионное твердение являются наиболее распространенными процессами термообработки алюминиевых поковок.Каждый процесс имеет уникальные преимущества и области применения, в зависимости от состава сплава и желаемых свойств.Правильная термическая обработка алюминиевых поковок может привести к значительному повышению прочности, пластичности, ударной вязкости и коррозионной стойкости, что делает их пригодными для различных промышленных применений.