Термообработка алюминиевых сплавов: виды и режимы

Термическую обработку алюминиевых профилей применяют для модификации свойств алюминиевых сплавов, из которых они сделаны, путем изменения их микроструктуры. Основными упрочняющими механизмами в алюминиевых сплавах являются упрочнение за счет легирования твердого раствора и упрочнение за счет выделений вторичных фаз. Как правило, один из этих механизмов в сплаве является доминирующим. 

Твердый раствор алюминиевых сплавов

Твердый раствор получают нагревом алюминиевого сплава, при котором все имеющиеся в нем фазы растворяются с образованием одной гомогенной фазы – алюминия с растворенными в нем легирующими элементами. С повышением температуры растворимость элементов увеличивается, со снижением температуры – снижается.

Механизм упрочнения заключается в том, что при достаточно быстром охлаждении алюминиевого сплава растворенные элементы остаются в атомной решетке алюминия и искажают, упруго деформируют ее.

Эта искаженная атомная решетка затрудняет движение дислокаций и, следовательно, пластическую деформацию сплава и тем самым повышает его механическую прочность.   

Старение алюминиевых сплавов

Алюминиевые сплавы, которые упрочняются старением, содержат определенное количество растворимых легирующих элементов, например, некоторых комбинаций из меди, магния, кремния, марганца и цинка.

При соответствующей термической обработке эти растворенные атомы соединяются в виде очень малых частиц, которые выделяются внутри зерен алюминиевого сплава. Этот процесс и называют старением, так он происходит «сам собой» при комнатной температуре.

Для ускорения и достижения большей эффективности упрочнения алюминиевого сплава старение проводят при повышенной температуре, скажем, 200 °С.    

Закалка алюминиевых профилей на прессе

Закалка на прессе является весьма экономически выгодной технологией термической обработки алюминиевых профилей по сравнению с закалкой с отдельного нагрева. При закалке на прессе охлаждение алюминиевых профилей проводят от температуры, с которой они выходят из матрицы.

Необходимое условие для закалки на прессе – интервал температур нагрева алюминиевого сплава под закалку должен совпадать с интервалом температур алюминиевых профилей на выходе из пресса.

Это, в принципе, выполняется только для «мягких» и «полутвердых» алюминиевых сплавов – технического алюминия, алюминиевых сплавов серий 3ххх и 6ххх, а также малолегированных сплавов серии 5ххх (с магнием до 3 %) и некоторых алюминиевых сплавов серии 7ххх без легирования медью (7020, 7005 (наш 1915), 7003).

Эффект закалки для алюминиевых сплавов 3ххх и 5ххх очень незначителен и, как правило, не принимается во внимание.

Окончательные механические свойства алюминиевые сплавы 3ххх и 5ххх принимают не в результате термического упрочнения, а при последующей нагартовке, что может включать и операции термической обработки: один или несколько отжигов. Упрочняющей фазой для сплавов серии 6ххх является соединение Mg2Si. Подробнее см. Закалка алюминиевых профилей на прессе

Закалка на прессе сплавов АД31, 6060 и 6063

Все алюминиевые сплавы серии 6ххх могут получать закалку непосредственно на прессе. Для фиксирования растворенных фаз в твердом растворе алюминия необходимо охлаждение алюминиевых профилей на выходе из пресса со скоростью не ниже некоторой критической скорости.

Эта скорость зависит от химического состава алюминиевого сплава. Обычно усиленного охлаждения вентиляторами бывает достаточно для большинства алюминиевых профилей, однако иногда бывает необходимым и охлаждение их водой или смесью воздуха и воды.

Успешная закалка алюминиевых сплавов серии 6ххх зависит от толщины профиля, а также от типа сплава и его химического состава.

В случае чрезмерно массивных алюминиевых профилей, например, из сплава АД33 (6061) и относительно медленной скорости прессования материал на выходе из матрицы может не достигать интервала температур, необходимого для закалки и часть частиц Mg2Si останется не растворенной.

Поэтому при последующем воздушном, или даже водяном, охлаждении профилей их полной закалки не получится. В таких случаях применяют отдельный нагрев под закалку в специальных печах – обычно вертикальных с последующим охлаждением  в вертикальных баках с водой. После закалки алюминиевых профилей производят их растяжение на 1,5 – 3 %  для правки и снятия остаточных напряжений.      

Старение алюминиевых профилей: искусственное и естественное

Заключительной операцией термической обработки алюминиевых профилей является старение, естественное или искусственное.

Естественное старение происходит само собой в течение некоторого времени, разного для различных алюминиевых сплавов – от нескольких недель до нескольких месяцев. Искусственное старение производят в специальных печах старения.

Типичные режимы термической обработки для некоторых алюминиевых сплавов 6ххх приведены в таблице 1.  

Термообработка алюминиевых сплавов: виды и режимыТаблица 1

Термическая обработка алюминиевых сплавов Al-Zn-Mg

Алюминиевые сплавы Al-Zn-Mg без легирования медью (7020, 7005 (1915), 7003) также относят к «полутвердым» сплавам. Их успешно применяют при изготовлении кузовов вагонов, несущих, в том числе, сварных, конструкций.

Эти алюминиевые сплавы успешно подвергаются упрочнению старением, если температура профилей на выходе из пресса составляет хотя бы 400 °С. Чаще всего их применяют вообще без принудительного охлаждения в виду их склонности к коррозии под напряжением.

Вместе с тем, например, алюминиевый сплав 1915 обеспечивает даже в горячепрессованном состоянии с естественным старением от 30 до 35 суток предел прочности более 315 МПа.

Закалка алюминиевых профилей с отдельного нагрева

Алюминиевые сплавы Al–Cu–Mg и Al–Zn–Mg–Cu, а также сплавы серии Al–Mg при содержании магния более 3 % относят к труднопрессуемым.

Алюминиево-магниевые сплавы не подвергаются термическому упрочнению, а процесс термического упрочнения алюминиевых сплавов Al–Cu–Mg и Al–Zn–Mg–Cu(2ххх и 7ххх) значительно отличается от термической обработки сплавов 6ххх, которые всегда закаливают на прессе.

Закалку этих сплавов, например, сплавов 7075 и 2024 (Д16),  производят только с отдельного нагрева, чаще всего в вертикальных печах, с последующей быстрой закалкой в вертикальных ваннах-баках с водой.

Заключительную операцию термической обработки – операцию старения – проводят или при комнатной температуре (естественное старение) или при заданной повышенной температуре в течение необходимого времени (искусственное старение).

Закалка твердых алюминиевых сплавов

В таблице 2 представлены упрочняющие фазы термически упрочняемых твердых сплавов. При печном нагреве под закалку они растворяются в твердом растворе. Процесс нагрева включает выдержку при заданной температуре для достижения почти гомогенного твердого раствора.

Скорость охлаждения алюминиевых профилей от температуры закалки должна превышать некоторую критическую скорость, разную для разных алюминиевых сплавов, чтобы получить максимальные прочностные свойства и сопротивление межкристаллитной в состаренном состоянии.

Например, для сплава 7075 скорость охлаждения должна быть не менее чем 300 °С/c в температурном интервале от 400 до 280 °С.  В закаленном состоянии алюминиевые сплавы, упрочняемые старением, являются нестабильными.

При старении алюминиевых сплавов выделяются субмикроскопические частицы вторичной фазы, которые образуют нерегулярную дислокационную структуру. За счет формирования этой структуры и происходит упрочнение сплава.

Размер и распределение этих выделений определяет оптимальные механические свойства алюминиевого сплава. Типичные режимы термической обработки некоторых твердых алюминиевых сплавов приведены в таблице 3. Длительность нагрева зависит от толщины алюминиевых профилей.            

Термообработка алюминиевых сплавов: виды и режимы                                                                    Таблица 2 Термообработка алюминиевых сплавов: виды и режимы                                                                   Таблица 3

Источники:
1. Saha P.
2. Aluminium and Aluminium Alloys: ASM, 1993

Источник: https://aluminium-guide.ru/proizvodstvo-alyuminievyx-profilej-termicheskaya-obrabotka/

Термическая обработка алюминиевых сплавов

Для упрочнения алюминиевых сплавов применяют закалку и старение. Для устранения неравновесных структур и деформационных дефектов строения, снижающих пластичность сплава, применяют отжиг.

 Закалка алюминиевых сплавов

Закалка заключается в нагреве сплавов до температуры, при которой, избыточные интерметаллидные фазы полностью или большей частью растворяются в алюминии, выдержке при этой температуре и быстром охлаждении до комнатной температуры для получения пересыщенного твердого раствора. Например, температура закалки сплавов системы Аl–Сu (рис.

1) определится линией abc, проходящей выше линии предельной растворимости для сплавов, содержащих меньше 5,7 % Сu, и ниже эвтектической линии (548 °С) для сплавов, содержащих большее количество Сu.

При нагреве под закалку сплавов, содержащих до ~ 5 % Сu, избыточная фаза СuА12 полностью растворяется, и при последующем быстром охлаждении фиксируется только пересыщенный α-твердый раствор, содержащий столько меди, сколько ее находится в сплаве (рис.2в).

При содержании более 5 % Си в структуре сплавов после закалки будет пересыщенный α-твердый раствор состава, отвечающего точке b, и нерастворенные при нагреве кристаллы соединения СuАl2. Время выдержки при температуре закалки, необходимое для растворения интермегаллидных фаз, зависит от структурного состояния сплава, типа печи и толщины изделия.

Листы, плиты, прутки, полосы толщиной 0,5–150 мм выдерживают нагрев в селитровых ваннах 10–80 мин, а в наиболее широко применяемых для этой цели электропечах с принудительной циркуляцией воздуха – 30–210 мин. Выдержка фасонных отливок при температуре закалки более длительная (2–15 ч). За это время растворяются грубые выделения иитерметаллидных фаз (рис.2а).

Охлаждение деформированных сплавов при закалке производят в холодной воде, а фасонных отливок – в подогретой воде (50–100 °С) во избежание их коробления и образования трещин. После закалки сплавы имеют сравнительно невысокую прочность σв, σ0,2 и высокую пластичность (delta;, ψ).

Термообработка алюминиевых сплавов: виды и режимыРис.1. Диаграмма состояния Al–Cu
Термообработка алюминиевых сплавов: виды и режимыРис.2. Микроструктура сплавов алюминия:а – литой сплав Al + 12 % Cu (α-раствор и кристаллы эвтектики α + CuAl2 и CuAl2); б – литой сплав Д16 (α-раствор и кристаллы CuAl2 и Al2MgCu); в – сплав Д16 после закалки (α-фаза); г – сплав Д16 после закалки и старения

 Старение закаленных сплавов

После закалки следует старение, при котором сплав выдерживают при нормальной температуре несколько суток (естественное старение) или в течение 10–24 ч при повышенной температуре (искусственное старение). В процессе старения происходит распад пересыщенного твердого раствора, что сопровождается упрочнением сплава.

Распад пересыщенного твердого раствора происходит в несколько стадий в зависимости от температуры и продолжительности старения.

При естественном (при 20 °С) или низкотемпературном искусственном старении (ниже 100–150 °С) не наблюдается распада твердого раствора с выделением избыточной фазы; при этих температурах атомы меди перемещаются только внутри кристаллической решетки α-твердого раствора на весьма малые расстояния и собираются по плоскостям (100) в двумерные пластинчатые образования (рис.3а) или диски – зоны Гинье-Престона (ГП–1). Эти зоны ГП–1 протяжностью в несколько десятков ангстрем (30–60 Å) и толщиной 5–10 Å более или менее равномерно распределены в пределах каждого кристалла. Концентрация меди в зонах ГП–1 меньше, чем в СuАl2 (54 %).

Термообработка алюминиевых сплавов: виды и режимыРис.3. Схема выделения избыточных фаз из твердого раствора при старении:а) – зоны ГП–1; б) – зоны ГП-2; в) – θ′-фаза; г) — θ-фаза (СuАl2)

Если сплав после естественного старения кратковременно (несколько секунд или минут) нагреть до 230–270 °С и затем быстро охладить, то упрочнение полностью снимается, и свойства сплава будут соответствовать свежезакаленному состоянию. Это явление получило название возврат.

Разупрочнение при возврате связано с тем, что зоны ГП–1 при этих температурах оказываются нестабильными и поэтому растворяются в твердом растворе, а атомы меди вновь более или менее равномерно распределяются в пределах объема каждого кристалла твердого раствора, как и после закалки.

При последующем вылеживаний сплава при комнатной температуре вновь происходит образование зон ГП–1 и упрочнение сплава. Однако после возврата и последующего старения ухудшаются коррозионные свойства сплава, что затрудняет использование возврата для практических целей.

Длительная выдержка при 100 °С или несколько часов при 150 °С приводит к образованию зон ГП–2 большей величины (толщина 10–40 Å и диаметр 200–300 Å) с упорядоченной структурой, отличной от α-твердого раствора (рис.3б). Концентрация меди в них соответствует содержанию ее в СuАl2.

С повышением температуры старения процессы диффузии, а следовательно, и процессы структурных превращений, и самоупрочнение протекают быстрее.

Выдержка в течение нескольких часов при 150–200 °С приводит к образованию в местах, где располагались зоны ГП–2, дисперсных (тонкопластинчатых) частиц промежуточной θ′-фазы, не отличающейся по химическому составу от стабильной фазы θ (СuАl2), но имеющей отличную кристаллическую решетку; θ′-фаза когерентно связана с твердым раствором (рис.3в). Повышение температуры до 200–250 °С приводит к коагуляций метастабильной фазы и к образованию стабильной θ-фазы (рис.3г).

Таким образом, при естественном старении образуются лишь зоны ГП–1. При искусственном старении последовательность структурных Изменений можно представить в виде следующей схемы: ГП–1 → ГП–2 → θ′ → θ (СuAl2).

Это общая схема распада пересыщенного твердого раствора в сплавах Аl–Сu справедлива и для других сплавов. Различие сводится лишь к тому, что в разных сплавах неодинаков состав и строение зон, а также образующихся фаз.

  • Для стареющих алюминиевых сплавов разных составов существуют и свои температурно-временные области зонного (образование ГП–1 и ГП–2) и фазового (θ′- и θ-фаз) старения.
  • После зонного старения сплавы чаще имеют повышенный предел текучести и относительно невысокое отношение σ0,2/σв ≤ 0,6÷0,7, повышенную пластичность, хорошую коррозионную стойкость и низкую чувствительность к хрупкому разрушению.
  • После фазового старения отношение σ0,2/σв повышается до 0,9–0,95, а пластичность, вязкость, сопротивление хрупкому разрушению и коррозии под напряжением снижаются.
Читайте также:  Зенковка по металлу: назначение и особенности применения: гост, конструкция, виды, применение

 Структурное упрочнение

Температура рекристаллизации некоторых сплавов алюминия с марганцем, хромом, никелем, цирконием, титаном и другими переходными металлами превышает обычно назначаемую температуру нагрева под деформацию или закалку, поэтому после закалки и старения таких сплавов в них сохраняется перекристаллизованная (полигонизованная) структура с высокой плотностью дислокаций, что повышает ее прочность по сравнению с рекристаллизованной структурой. Это явление получило название структурного упрочнения.

В результате структурного упрочнения значения σв, σ0,2 повышаются до 30–40 %. Наиболее сильно структурное упрочнение проявляется в прессованных полуфабрикатах (прутки, профили, трубы), поэтому это явление применительно к ним называют пресс-эффектом.

 Гомогенизационный отжиг

Этому виду отжига подвергают слитки перед обработкой давлением, для устранения дендритной ликвации, которая приводит к получению неоднородного твердого раствора и выделению по границам зерен и между ветвями дендритов хрупких неравновесных эв-тектических включений СuAl2, Al2CuMg (S-фаза), Mg2Si, Al3Mg2Zn2 (Т-фаза и др.).

В процессе гомогенизации состав кристаллитов твердого раствора выравнивается, а интерметаллиды растворяются. В процессе последующего охлаждения интерметаллиды выделяются в виде равномерно распределенных мелких вторичных включений.

Вследствие этого пластичность литого сплава повышается, что позволяет увеличить степень обжатия при горячей обработке давлением, скорость прессования и уменьшить технологические отходы. Гомогенизация способствует получению мелкозернистой структуры в отожженных листах и уменьшает склонность к коррозии под напряжением.

Температура гомогенизации в пределах 450–520 °С, а выдержка от 4 до 40 ч. Охлаждение проводят на воздухе или вместе с печью.

 Рекристаллизационный отжиг

Такой отжиг заключается в нагреве деформированного сплава до температур выше температуры окончания первичной рекристаллизации; применяется для снятия наклепа и получения мелкого зерна. Температура рекристаллизованного отжига в зависимости от состава сплава колеблется от 350 до 500 °С, выдержка 0,5–2,0 ч.

После рекристаллизационного отжига сплавов, не упрочняемых термической обработкой, скорость охлаждения выбирают произвольно. Для сплавов, упрочняемых термической обработкой скорость охлаждения до 200–250 °С должна быть ≤ 30 °С/ч.

Отжиг в качестве промежуточной операции применяют при холодной деформации или между горячей и холодной деформациями.

 Отжиг для разупрочнения сплавов, прошедших закалку и старение

Этот вид отжиги проводят при 350–450 °С с выдержкой 1–2 ч. При этих температурах происходит полный распад пересыщенного твердого раствора и коагуляция упрочняющих фаз. Скорость охлаждения не должна превышать 30 °С/ч. После отжига сплав имеет низкий предел прочности, удовлетворительную пластичность и высокую сопротивляемость коррозии под напряжением.

Источник: http://weldworld.ru/theory/term-obrab/termicheskaya-obrabotka-alyuminievyh-splavov.html

Обозначение режимов термообработки импортных сплавов алюминия

Термообработка алюминиевых сплавов: виды и режимы

Алюминиевые сплавы разделяют на две основные группы по применимым режимам термообработки.

Сплавы, не способные к упрочнению при термообработке. Увеличение прочности таких сплавов достигают путем холодной деформации (прокатка, экструдирование и т.д.

) и назывыется нагартовкой или деформационное упрочнением, а упрочненный сплав называют нагартованным. В англоязычной терминологии может применятся название — work hardening alloys.

Механически нагартованные полуфабрикаты обозначают буквой Н.

Сплавы, упрочняемые термообработкой. Ряд сплавов увеличивают прочность / механические свойства после закалки с последующим охлаждением и естественным или искусственным старением. Такая термообработка обозначается буквой Т.

Термическая обработка твердого раствора (сплава) — процесс нагрева алюминия до заданной температуры в течение заданного времени, а затем быстрое охлаждение, обычно путем закалки в воду. Вода для закалки может подогреваться для уменьшения поводок и деформации полуфабрикатов.

Естественное старение (T1, T2, T3, T4) — процесс, который происходит самопроизвольно при нормальной (25С) температуре, пока металл не достигнет стабильного состояния. Это упрочняет алюминиевый сплав после термической обработки.

Искусственное старение (T5, T6, T9) — процесс нагрева в течение заданного периода (2-30 часов) при определенной температуре (100-200ºC) до тех пор, пока металл не достигнет стабильного состояния. Это увеличивает прочность после термической обработки сплава быстрее, чем естественное старение и в большей степени.

Деформационное упрочнение (нагартовка) H14 — Общий термин для процессов, которые увеличивают прочность алюминия и снижают пластичность (например, прокатка, волочение, прессование, штамповка).

Частичный отжиг (H24) — процесс нагрева, который снижает прочность и увеличивает пластичность алюминия после деформационного упрочнения. Иногда называется отпуском.

Стабилизация (H34) — низкотемпературная термическая обработка или нагрев при производстве, которое стабилизирует механические свойства.

Этот процесс обычно улучшает пластичность и применяется только к тем сплавам, которые без стабилизации постепенно стареют при комнатной температуре (то есть, не подвергаются термической обработке).

Целью стабилизации является снятие остаточного внутреннего напряжения в металле. В основном используется для сплавов серии 5000 или АМг.

  • О – полный отжиг. Применяется для обозначения деформированных полуфабрикатов, подвергаемых отжигу для получения наиболее низких значений прочности, и литых деталей для повышения пластичности и размерной стабильности. После символа О может следовать другая цифра.
  • F – как произведено, без термической обработки. без какой-либо дополнительной обработки после изготовления. Применяется для обозначения полуфабрикатов, при операциях формообразования которых отсутствует специальный контроль режимов термообработки или нагартовки. Для деформированных полуфабрикатов не указываются пределы механических свойств.
  • W – закаленное состояние, нестабильное. Применимо только для сплавов, самопроизвольно стареющих при комнатной температуре после закалки (естественно стареющие сплавы), при этом специально указывается длительность естественного старения

H – обозначает механическое (деформационное) упрочнение; первая цифра обозначает вид термообработки, вторая – степень твердости и прочности:

  • Н1 – деформационное упрочнение без термообработки
  • Н2 – деформационное упрочнение и частичный отжиг
  • Н3 – деформационное упрочнение с стабилизационный отжиг при низкой температуру
  • Н4 – деформационное упрочнение с последущим покрытием или покраской, при которых возможен частичный отжиг
    • вторая цифра( х – первая):
    • Нх2 – ¼ твердости
    • Нх4 – ½ твердости
    • Нх6 – ¾ твердости
    • Нх8 – полная твердость
    • Нх9 – повышенная твердость

Обозначение нагартованного плоского проката

  • Н111 – деформационное упрочнение при прокатке, но меньшее, чем при H11
  • Н112 – частичный отжиг после деформационного упрочнения, степень деформационного упрочнения и термообработки не контролируется; гарантируется предел прочности
  • Н321 – деформационное упрочнение меньшее, чем при H321
  • Н323 – вариант H32, деформационное упрочнение с последущим отжигом для увеличения стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением
  • H34 –cтабилизированный, полутвердый — низкотемпературная термическая обработка или тепло, вводимое в процессе производства, которое стабилизирует механические свойства и снимает остаточное внутреннее напряжение, обычно улучшает пластичность. Применяется только для сплавов, которые, если не стабилизированы, постепенно размягчаются при комнатной температуре.
  • H343 – вариант H34, для увеличения стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением
  • Н115 – броневые плиты
  • Н116 – специальный отжиг для повышения стойкости к коррозии

Т — термическая обработка для получения более стабильных состояний, чем F, O или W. Применяется для полуфабрикатов, подвергаемых термической обработке с дополнительной нагартовкой или без нее. Вслед за символом Т всегда следуют одна или несколько цифр. Естественное старение при комнатной температуре может происходить между или после операций, указанных для состояния Т. Контроль длительности естественного старения производят в случаях, когда это важно с металлургической точки зрения. Цифрами от 1 до 10 обозначают последовательность операций.

Закалка или обработка на твердый раствор состоит в нагреве литых или деформированных полуфабрикатов до соответствующей температуры, выдержке при этой температуре, продолжительность которой достаточна для перехода составляющих в твердый раствор, и быстром охлаждении для фиксации твердого раствора.

У некоторых сплавов серии 6000 необходимые механические свойства достигаются либо при охлаждении с печью от температуры нагрева под закалку, либо при охлаждении от температур горячей деформации со скоростью, достаточной для того, чтобы избежать распада твердого раствора, что аналогично операции закалки.

В таких случаях для дифференциации соответствующих состояний используют обозначения Т3, Т4, Т6, Т7, Т8 и Т9.

Для обозначения деформированных полуфабрикатов, в которых остаточные термические напряжения уменьшают посредством холодной деформации, используют цифры, начиная со второй :Т3511, Т42

  • Т1 – охлаждение от температур горячей деформации (или формообразования) с последующим естественным старением для получения более стабильного состояния. Применимо для полуфабрикатов, не подвергаемых холодной деформации после охлаждения от температур деформации или в которых влияние холодной деформации при прогладке или растяжке не учитывают при установлении гарантируемых механических свойств.
  • Т2 – охлаждение от температур горячей деформации (или формооб¬разования), нагартовка и последующее естественное старение для получения более стабильного состояния. Применимо для полуфабрикатов, подвергаемых холодной деформации для повышения прочности после охлаждения от температур горячей деформации или в которых влияние холодной деформации при прогладке или растяжке оговаривается при установлении гарантируемых механических свойств.
  • Т3 – закалка, холодная деформация и последующее естественное старение. После закалки полуфабрикаты подвергают холодной деформации для повышения прочности, при этом влияние холодной деформации при прогладке или растяжке оговаривается в технической документации.
    • Т351 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, уменьшение остаточных напряжений после закалки путем деформации растяжением в среднем на 2%, но не менее чем 1,5% и не более чем 3%, и естественное старение. Не производится дополнительное выравнивание после растяжки. Применяется для листов, катаных и холодно деформированных полос и прутков из алюминиевых сплавов, не подвергаемых дополнительной правке после растяжки
    • Т3511 – уменьшение остаточных напряжений после закалки или охлаждения от температур горячей деформации посредством растяжки со степенью деформации 1-1,5%, но не менее чем 1,5% и не более чем 3% и естественное старение. Отличие от Т351 — незначительная правка после растяжки для обеспечения стандартных требований по допускам. Режим Т3511 применяют для плит из алюминиевых сплавов, т. к. поводки после закалки характерны для массивных полуфабрикатов.
    • Т352 – уменьшение остаточных напряжений сжатием. Применяется для полуфабрикатов, в которых уменьшение остаточных напряжений после закалки или охлаждения от температур горячей деформации производится посредством правки сжатием с остаточной деформацией в пределах 1 — 5%. Естественное старение.
    • Т36 – закалка на твердый раствор или охлаждение от температур горячей деформации, холодная деформация около 6%, стественное старение.
    • Т361 – закалка на твердый раствор или охлаждение от температур горячей деформации, холодная деформация по толщине листа или плиты около 6%, стественное старение.
  • Т4 – закаленное и естественно состаренное состояние. Холодная деформация после закалки отсутствует или влияние ее при прогладке или растяжке не оговаривается в технической документации.
    • Т42 – закалка из состояний О или F и последующее естественное старение до получения устойчивого состояния.
    • Т451 – уменьшение остаточных напряжений после закалки или охлаждения от температур горячей деформации посредством прокатки или холодной деформации со степенью деформации 1,5%, но не менее чем 1% и не более чем 3% и естественное старение. Дополнительная правка после деформации не обязательна.
    • Т4510 – закалка на твердый раствор или охлаждение от температур горячей деформации, деформация растяжением со степенью деформации 1,5%, но не менее чем 1% и не более чем 3%, стественное старение. Правка после растяжения на проводится. От Т451 отличается способом деформации — растяжением
    • Т4511 – уменьшение остаточных напряжений после закалки или охлаждения от температур горячей деформации посредством прокатки или холодной деформации со степенью деформации 1,5%, но не менее чем 1% и не более чем 3% и естественное старение. От Т451 отличается тем, что обязательно проводится незначительная правка после растяжки, чтобы обеспечть стандартные требования по допускам
  • Т5 – охлаждение от температур горячей деформации (или формообразования) и последующее искусственное старение. Используется для полуфабрикатов, не подвергаемых холодной деформации после охлаждения от температур горячей деформации или для которых влияние холодной деформации при прогладке или растяжке не оговаривается в технической документации. Практически, режим Т5 проходит как завершающая часть формирования полуфабриката штамповкой или вытягивания профиля, а , например, режим Т6 — отдельная технологическая операция.
  • Т6 – дисперсионное упрочнение путем закалки без полиморфного превращения и искусственного старения. Полуфабрикаты не подвергают холодной деформации после закалки или влияние холодной деформации при прогладке или правке не оговаривается в технической документации.
    • Т61 – дисперсионное упрочнение путем закалки без полиморфного превращения и искусственного старения. Заготовки закаливаются в воду с температурой 80-85°С
    • Т611 – закалка без полиморфного превращения на дисперсионное твердение, искусственное старение, низкие остаточные напряжения. Допустима незначительная правка после растяжки для обеспечения стандартных требований по допускам
    • Т62 – закалка без полиморфного превращения, искусственное старение
    • Т651 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, уменьшение остаточных напряжений после закалки путем деформации растяжением в среднем на 2%, но не менее чем 1,5% и не более чем 3%, и искусственное старение. Не производится дополнительное выравнивание после растяжки.
    • Т6510 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, уменьшение остаточных напряжений после закалки путем деформации растяжением в среднем на 1,5%, но не менее чем 1% и не более чем 3%, и искусственное старение. Не производится дополнительное выравнивание после растяжки.
    • Т6510 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, уменьшение остаточных напряжений после закалки путем деформации растяжением в среднем на 2%, но не менее чем 1,5% и не более чем 3%, и искусственное старение. Заготовки могут незначительно выравниваться до требований стандарта.
    • Т652 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, деформационное сжатие 1,5-5% и искусственное старение на десперсионное упрачнение. Сжатиее направлено аксиально.
    • Т66 – закалка и искусственное старение
  • Т7 – закаленное и перестаренное состояние. Перестаривание обеспечивает получение свойств за максимумом прочности на кривой старения при некоторых специально контролируемых характеристиках.
    • Т71 – закалка и искусственное старение на дисперсионое твердение
    • Т73 – аналог Т74
    • Т7351 (Т74351) – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, уменьшение остаточных напряжений после закалки путем деформации растяжением в среднем на 2%, но не менее чем 1,5% и не более чем 3%, и искусственное старение на дисперсионное твердение. Плоский прокат не выравниванивается после растяжки.
    • Т73510 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, уменьшение остаточных напряжений после закалки путем деформации растяжением в среднем на 1,5%, но не менее чем 1% и не более чем 3%, и искусственное старение на дисперсионное твердение. Заготовка не выравниванивается после растяжки.
    • Т7311 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, уменьшение остаточных напряжений после закалки путем деформации растяжением в среднем на 2%, но не менее чем 1,5% и не более чем 3%, и искусственное старение на дисперсионное твердение. Заготовки могут минимально выравниваться до достижение значений, определяемых стандартом на допуски в размерах
    • Т7352 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, деформационное сжатие 1-5% и искусственное старение на десперсионное упрочнение. Метод и направление сжатия согласовывается с заказчиком или потребителем
    • Т736 – аналог Т74
    • Т73651 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, уменьшение остаточных напряжений после закалки путем деформации растяжением в среднем на 2%, но не менее чем 1,5% и не более чем 3%, и искусственное старение на дисперсионное твердение
    • Т736511 (Т73652) – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, растяжение 1-5% и искусственное старение на десперсионное упрачнение. Заготовка из сплава алюминия выравнивается до стандартных допусков на кривизну
    • Т74 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения и искусственное старение для устойчивости с коррозии под напряжением
    • Т7452 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, деформационное сжатие 1-5% и искусственное старение на десперсионное упрочнение.
    • Т76 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения и искусственное старение на увеличение сопротивления расслаивающей коррозии алюминиевых сплавов
    • Т761 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения и искусственное старение. Режим обработки Т7 требует тщательного контроля за параметрами старения: время, температура, скорость нагрева и т. д.
    • Т761 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, уменьшение остаточных напряжений после закалки путем деформации растяжением в среднем на 2%, но не менее чем 1,5% и не более чем 3%, и искусственное старение на дисперсионное твердение
    • Т7651 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, растяжение на 2%, но не менее чем 1,5% и не более чем 3% и искусственное старение на увеличение сопротивления расслаивающей коррозии и коррозии под напряжением алюминиевых сплавов. Плоский прокат не выравниванивается после растяжки.
    • Т76511 – закалка на твердый раствор без полиморфного превращения, уменьшение остаточных напряжений после закалки путем деформации растяжением в среднем на 1,5%, но не менее чем 1% и не более чем 3%, и искусственное старение на дисперсионное твердение. Заготовка выравниванивается после растяжки.
  • Т8 – закалка, холодная деформация и последующее искусственное старение. Применимо для полуфабрикатов, подвергаемых холодной деформации для повышения прочности или для которых влияние холодной деформации при прогладке или растяжке оговаривается в технической документации.
  • Т9 – закалка, искусственное старение и последующая холодная деформация. Применимо для полуфабрикатов, подвергаемых в качестве конечной операции холодной деформации для повышения прочности.
  • Т10 – охлаждение от температур горячей деформации, холодная деформация и последующее искусственное старение. Применимо для полуфабрикатов, подвергаемых холодной деформации для повышения прочности или для которых влияние холодной деформации при прогладке или растяжке оговаривается в технической документации.
Читайте также:  Константан: удельное сопротивление, плотность, состав, применение

Источник: https://www.metmk.com.ua/8_ht.html

Термообработка алюминиевых сплавов

Она позволяет получить большое разнообразие структур. В этом случае можно добиться значи­тельного упрочнения, что и обеспечило самое широкое применениетермообработки алюминиевых сплавов.

Физический смысл термообработки сплавов алюминия состоит в том, что при этом изменяется и концентрация твердого раствора легирующих элементов в алюминии, При этом меняется фазовый состав, что повышает прочность сплайн при сохранении достаточной пластичности. Рассмотрим этоположение на конкретном примере.

В сплаве системы Аl — Си образуется интерметаллическое соединение CuAI2. Если этот сплав нагреть до 500 — 540°С, то частицы СuАl2растворятся в алюминии. При быстром охлаждении фаза СuАl2 не успевает выделиться из твердого раствора и остается в нем, в результате чего получается упрочнение сплава (закалка).

Фазовые изменения в алюминиевых сплавах могут происходить не только при нагреве, но и при комнатной температуре. Для алюминиевых сплавов наиболее широкое распространение получили следующие виды термообработки: отжиг, закалка и старение.

Отжиг применяют для улучшения пластичности. При этом полу­чается более равновесное фазовое состояние. В зависимости от поставленной цели отжиг разделяют на три вида: гомогенизирую­щий, рекристаллизационный, а также для разупрочнения.

Гомогенизирующий отжиг проводят, как правило, для устранения неоднородностей структуры сплава. Температура нагрева при этом 450 — 520°С. Время выдержки при этой температуре 4 — 40 ч. После этого сплав охлаждают.

Рекристаллизационный отжиг выполняют для обеспечения высо­кой пластичности и снижения прочности деталей после пластической деформации. Алюминиевые сплавы нагревают до 300 — 500°С, соот­ветствующих температуре окончания первичной рекристаллизации. Длительность такого отжига 0,5 — 2 ч.

Отжиг для разупрочнения применяют для снижения прочности перед последующей обработкой давлением, например штамповкой.

Закалка может быть применена только для тех сплавов, которые в твердом состоянии могут претерпевать фазовые превращения. Цель закалки — получить в сплаве предельно неравномерную структуру — пресыщенный твердый раствор с максимальным содержанием леги­рующих элементов.

Такая структура обеспечивает возможностьдаль­нейшего упрочнения старением. Сразу после закалки алюминиевые сплавы не становятся более прочными. Они приобретают заданные характеристики прочности после завершения процесса старения, т.е. после окончания фазовых превращений в твердом состоянии.

Таким образом, если в сплаве находятся только компоненты, не растворимые в твердом алюминии, его закалка невозможна.

Закалка алюминиевых сплавов заключается в нагреве их до температуры, при которой легирующие элементы частично или пол­ностью растворяются в алюминии. При этой температуре сплав выдер­живают, а затем быстро охлаждают до весьма низкой температуры (10 — 20 °С). Выдержка нужна для прохождения процесса растворения. Кик правило, охлаждение алюминиевых сплавов производят в воде.

Алюминиевые сплавы могут подвергаться процессам старения при нагреве (обычно 100 — 200 °С) или при комнатной температуре. Старение с нагревом называют искусственным старением. Старение при комнатной температуре называют естественным старением.

Состояние алюминиевых сплавов сразу после закалки называют свежезакаленным. Поскольку при этом существенное повышение прочности еще не началось, деталь или заготовку можно легко обра­батывать (например, гнуть) в течение нескольких часов. Затем твердость и прочность возрастают. В самолетостроительном производстве это свойство используется очень широко.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/6_136468_termoobrabotka-alyuminievih-splavov.html

13. Алюминий и его сплавы. Составы, свойства, термическая обработка

Алюминий – серебристый металл, имеющий
ГЦК-решетку. Обладает низкой плотностью
и высокими теплопроводностью и
электропроводностью.

Алюминий обладает
высокой коррозионной стойкостью из-за
образования на его поверхности тонкой
прочной пленки оксида алюминия. Чем
чище алюминий, тем выше его коррозионная
стойкость.

Наиболее распространены
сплавы алюминия с марганцем, кремнием,
магнием, медью, цинком. Выделяют группы
сплавов алюминия:

— Литейные. К литейным сплавам относят
силумины (Al+Si);

— Деформируемые. К деформируемым сплавам
относят дуралюмины (Al+Cu+Mg),
авиаль.

Маркировка алюминиевых сплавов:
Впереди стоит буква А, далее пишется
буква обозначающая:

Л К Д В
литейные Для ковки дуралюмины авиаль

У дуралюминов указывается только буква
Д (Д1). За буквами следует номер сплава
(АК6). В маркировке сплава так же может
указываться легирующий элемент
добавленный в сплав (АМг2).

Алюминиевые сплавы подвергают:

1) отжигу. Основными видами отжига
являются:

— диффузионный. Гомогенизацию применяют
для выравнивания химической
микронеоднородности зерен твердого
раствора путем диффузии.

Для выполнения
гомогенизации алюминиевые сплавы
(слитки) нагревают до 450-5200С и
выдерживают при этих температурах от
4 до 40 ч. Охлаждение вместе с печью или
на воздухе.

Структура становится более
однородной, повышается пластичность,
что значительно улучшает последующую
деформацию слитка горячей обработкой
давлением. Такой отжиг применяют для
деформируемых алюминиевых сплавов.

— рекристаллизационный. Применяется
для восстановления пластичности.
Температура рекристаллизационного
отжига алюминиевых сплавов 300-5000С,
выдержка 0,5-2 ч.

2) закалке и старению. Закалка основана
на том что при понижении температуры
Растворимостьнекоторых элементы,
входящие в алюминиевые сплавы и образующих
с алюминием ограниченные твердые
растворы переменной концентрации
уменьшается.

При старении происходит
распад пересыщенного раствора. В
алюминиевомедных сплавах состояние,
получившееся в результате естественного
или низкотемпературного старения,
является неустойчивым.

Если такой сплав
нагреть до 230-2500С с короткой (30-120
с) выдержкой, с последующим быстрым
охлаждением в воде, то упрочнение
исчезает и сплав по своим свойствам
возвращается к свежезакаленному
состоянию – возврат. Температура нагрева
под закалку 500-5250С выдержка 2-20 ч.

Охлаждение в холодной или подогретой
воде и далее старение при 175 ± 50С
в течение 5-10 ч. В марке литейных сплавов
указывают тип термообработки:

Т1 Т2 Т3 Т4 Т5 Т6 Т7 Т8
искусственное старение без предварительной закалки отжиг закалка закалка и естественное старение закалка и частичное искусственное старение закалка и полное искусственное старение закалка и стабилизирующий отпуск закалка и смягчающий отпуск

14. Магний и магниевые сплавы. Составы, свойства, термическая обработка

Магний — щелочноземельный металл. Цвет
светло-серый. Характерным свойством
магния является малая плотность,
гексональная кристаллическая решетка,
теплопроводность ниже чем у алюминия.
В качестве примесей присутствуют Fe,Si,Ni, Na,Al,Mn.

Вредными
примесями являются Fe, Ni,Cuи Si,
снижающие коррозионную стойкость
магния. На воздухе магний легко
воспламеняется. Используется в пиротехнике
и химической промышленности.

Вследствие
высокой удельной прочности магниевые
сплавы применяются в авиастроении,
ракетной технике, электротехнике и
радиотехнике (корпуса приборов,
телевизоров).

Благодаря способности
поглощать тепловые нейтроны и не
взаимодействовать с ураном, магниевые
сплавы используют для изготовления
оболочек трубчатых тепловыделяющих
элементов в атомных реакторах. Из-за
малой устойчивости против коррозии
изделия из магниевых сплавов оксидируют.
Затем на оксидированную поверхность
наносят лакокрасочные покрытия. Наиболее
применяемые сплавы магния:

  • — с алюминием (10%).
  • — цинком (5-6%).
  • — марганцем (2,5%).
  • — цирконием (1,5%).

Алюминий и цинк повышают механические
свойства магния. Марганец повышает
сопротивление коррозии и улучшает
свариваемость сплавов магния.

Церий и
цирконий измельчают зерно и повышают
механические свойства, а цирконий —
сопротивление коррозии. Редкоземельные
металлы и торий увеличивают жаропрочность
магниевых сплавов.

Бериллий (0,005-0,012%)
уменьшает окисляемость магния при
плавке, литье и термической обработке.
Магниевые сплавы делят на:

1) литейные (МЛ).

2) деформируемые (МА).

Сплавы маркируются буквами и цифрами
(МЛ6, МА12). Сплавы могут быть термически
упрочняемыми и не упрочняемыми.

Магниевые сплавы подвергают:

— Гомогенизационному отжигу. Для
выравнивания химической микронеоднородности
зерен твердого раствора путем диффузии.
Отжиг проводиться при температурах
350-4000С с выдержкой 18-24 ч.

Читайте также:  Вырубные (высечные) ножницы по металлу

— Рекристаллизационному отжигу. Для
устранения наклепа и снятия остаточных
напряжений. Проводят при температуре
3500С, а также при более низких
температурах (порог рекристаллизации
2500С).

— Закалке и старению. Температура закалки
для большинства магниевых сплавов
360-4150С.

Длительная выдержка при
температуре закалки (до 30 ч) из-за малой
скорости диффузионных процессов,
охлаждение на воздухе в связи с замедленным
распадом пересыщенного твердого
раствора.

Окисление сплавов при нагреве
под закалку. Температура старения
170-2000С. Длительная выдержка из-за
большой устойчивостью пересыщенного
твердого раствора.

Источник: https://studfile.net/preview/3320997/page:6/

Термическая обработка цветных сплавов

ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА МЕДИ И ЛАТУНИ

Медь.

Это наиболее распространенный в технике и промышлен­ности цветной металл, обладающий высокой пластичностью, теп­лопроводностью и электропроводимостью. На основе меди образо­вывают технические сплавы — латунь и бронзу.

Медь применяют для производства листов, ленты, проволоки методом холодной деформации. В процессе деформации она теря­ет пластичность и приобретает упругость. Потеря пластичности затрудняет прокалку, протяжку и волочение, а в некоторых слу­чаях делает невозможной дальнейшую обработку металла.

Для снятия иагартовки или наклепа и восстановления пласти­ческих свойств меди проводят рекристаллизационный отжиг по режиму: нагрев до температуры 450—500° С со скоростью 200—220° С/ч, выдержка в зависимости от конфигурации и массы изделия от 0,5 до 1,5 ч, охлаждение на спокойном воздухе. Струк­тура металла после отжига состоит из равноосных кристаллов, прочность σв=190 МПа, относительное удлинение δ = 22%.

Латунь.

Сплав меди с цинком называют латунью. Различают двухкомпонентные (простые) латуни, состоящие только из меди, цинка и некоторых примесей, и многокомпонентные (специальные) латуни, в которые вводят еще один или несколько легирующих элементов (свинец, кремний, олово) для придания сплаву тех или иных свойств.

Двухкомпонентныелатуни в зависимости от способа обработки подразделяют на деформируемые и литейные.

деформируемые двухкомпонентные латуни (Л96, Л90, Л80, Л63 и др.) обладают высокой пластичностью и хорошо обрабаты­ваются давлением, их используют для изготовления листов, лен­ты, полос, труб, проволоки и прутков разного профиля.

Литейные латуни применяют для отливки фасонных деталей. В процессе холодной обработки давлением двухкомпонентные ла­туни, как и медь, получают наклеп, вследствие которого возраста­ет прочность и падает пластичность.

Поэтому такие латуни под­вергают термической обработке — рекристаллизационному отжигу по режиму: нагрев до 450—650° С, со скоростью 180—200° С/ч, выдержка 1,5—2,0 ч и охлаждение на спокойном воздухе.

Проч­ность латуни после отжига σΒ = 240-320 МПа, относительное уд­линение δ = 49-52%·

Латунные изделия с большим внутренним напряжением в ме­талле подвержены растрескиванию. При длительном хранении на воздухе на них образуются продольные и поперечные трещины. Чтобы избежать этого, изделия перед длительным хранением под­вергают низкотемпературному отжигу при 250—300° С.

Наличие в многокомпонентных (специальных)латунях легирующих элементов (марганца, олова, никеля, свин­ца и кремния) придает им повышенную прочность, твердость и высокую коррозионную стойкость в атмосферных условиях и мор­ской воде. Наиболее высокой устойчивостью в морской воде обла­дают латуни, легированные оловом, например ЛО70-1, ЛА77-2 и ЛАН59-3-2, получившие название морской латуни, их применяют в основном для изготовления деталей морских судов.

По способу обработки специальные латуни подразделяют на деформируемые и литейные. Деформируемые латуни используют для получения полуфабрикатов (листов, труб, ленты), пружин, деталей часов и приборов.

Литейные многокомпонентные латуни применяют для изготовления полуфабрикатов и фасонных деталей методом литья (гребные винты, лопасти, детали арматуры  и т.п.). Требуемые механические свойства специальной латуни обеспечи­вают термической обработкой их, режимы которой приведены в таблице.

Для получения мелкого зерна перед глубокой вытяжкой деформируемые латуни для листов, лент, полос подвергают от­жигу при температуре 450—500° С.

Таблица

Режимы термической обработки специальных латуней *

Марка сплава Назначение обработки Вид обработки Темпера ту­ра нагрева, °С Выдерж­ка, ч
Деформируемые латуни
ЛА77-2 Снятие наклепа Рекристаллизацион- ный отжиг 600-650 2-3
ЛО90-1 То же То же 600-650 2-3
ЛО80-4 Снятие напряжений Низкий отжиг 350—400 1-2
Литейные латуни
ЛА67-2,5 Снятие напряжений Рекристаллизацион- лый отжиг 300-400 2-3
ЛКС80-3-3 То же То же 250—300 1,5-2
ЛС59-1Л » » 250—300 1-2

* Охлаждающая среда — воздух.

ТЕРМИЧЕСКОЕ  УПРОЧНЕНИЕ  БРОНЗЫ

Бронза — сплав меди с оловом, свинцом, кремнием, алюмини­ем, бериллием и другими элементами. По основному легирующему элементу бронзы разделяют на оловянные и безоловянные (спе­циальные), по механическим свойствам — на деформируемые и литейные.

Деформируемыеоловянныебронзы марок Бр.ОФ8-0,3, Бр.ОЦ4-3, Бр.ОЦС4-4-2,5 выпускают в виде прутков, лент, проволоки для пружин. Структура этих бронз состоит из α-твердого раствора.

Основным видом термической обработки бронз является высокий отжиг по режиму: нагрев до 600—650° С, выдержка при этой температуре в течение 1—2 ч и быстрое охлаж­дение.

Прочность после отжига σв — 350-450 МПа, относительное удлинение б= 18—22%, твердость НВ 70—90.

Литейныеоловянныебронзы марок Бр.ОЦ5-5-5, Бр.ОСНЗ-7-5-1, Бр.ОЦСЗ,5-7-5 используют для изготовления анти­фрикционных деталей (втулок, подшипников, вкладышей и др.). Литейные оловянные бронзы подвергают отжигу при 540—550° С в течение 60—90 мин.

Безоловянныебронзы Бр.5, Бр.7, Бр.АМц9-2, Бр.КН1-3  идругие марки имеют высокую прочность, хорошие антикоррози­онные и антифрикционные свойства.

Из этих бронз изготовляют шестерни, втулки, мембраны и другие детали. Для облегчения обработки давлением бронзы подвергают гомогенизации при 700—750° С с последующим быстрым охлаждением.

Отливки, име­ющие внутренние напряжения, отжигают при 550° С с выдержкой 90—120 мин.

Наиболее часто в промышленности применяют двойные -алюминиевыебронзы марок Бр.А5, Бр.А7 и бронзы, до­бавочно легированные никелем, марганцем, железом и другими элементами, например Бр.АЖН10-4-4. Эти бронзы используют для различных втулок, фланцев, направляющих седел, шестерен и других небольших деталей, испытывающих большие нагрузки.

Двойные алюминиевые бронзы подвергают закалке и отпуску по режиму: нагрев под закалку до 880—900° С со скоростью 180—200° С/ч, выдержка при этой температуре 1,5—2 ч, охлажде­ние в воде; отпуск при 400—450° С в течение 90—120 мин. Струк­тура сплава после закалки состоит из мартенсита, после отпус­ка—из тонкой механической смеси; прочность бронзы σв = 550МПа, δ = 5%, твердость НВ 380—400.

Бериллиеваябронза Бр.Б2 — сплав меди с бериллием. Уникальные свойства — высокая прочность и упругость при одно­временной химической стойкости, немагнитность и способность к термическому упрочнению — все это делает бериллиевую бронзу незаменимым материалом для изготовления пружин часов и при­боров, мембран, пружинистых контактов и других деталей.

Высо­кая твердость и немагнитность позволяют использовать бронзу в качестве ударного инструмента (молотки, зубила), не образующе­го искр при ударе о камень и металл. Такой инструмент применя­ют при работах во взрывоопасных средах. Бронзу Бр.Б2 закали­вают при 800—820° С с охлаждением в воде, а затем подвергают искусственному старению при 300—350° С.

При этом прочность сплава σΒ=1300 МПа, твердость HRC37—40.

ТЕРМИЧЕСКОЕ УПРОЧНЕНИЕ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Деформируемыеалюминиевыесплавы  разделяют на неупрочняемые термической обработкой и упрочняемые.

Кнеупрочняемым алюминиевым сплавам относят сплавы марки АМц2, АМг2, АМгЗ, имеющие невысокую прочность и высокую пластич­ность; их применяют для изделий, получаемых глубокой вытяж­кой, упрочняют холодной обработкой давлением (нагартовкой).

Наиболее распространены сплавы, упрочняемые термической обработкой. К ним относят дюралюминий марок Д1, Д16, Д3П, в состав которых входят алюминий, медь, магний и марганец. Ос­новными видами термического упрочнения дюралюминия являют­ся закалка и старение. Закалку проводят при 505—515° С с после­дующим охлаждением в холодной воде.

Старение применяют как естественное, так и искусственное. При естественном старении сплав выдерживают в течение 4—5 сут, при искусственном — 0,8—2,0 ч; температура старения — не ниже 100—150°С; проч­ность после обработки σΒ = 490 МПа, 6=14%.

Сплавы Д1 и Д16 применяют для изготовления деталей и элементов строительных конструкций, а также изделий для летательных аппаратов.

Авиаль (АВ, АВТ, АВТ1)—это деформируемый сплав, обла­дающий более высокой пластичностью, свариваемостью и корро­зионной стойкостью, чем дюралюминиевые; подвергают закалке в воде при 515—525° С и старению: сплавы АВ и АВТ — естествен­ному, сплав АВТ1 — искусственному при 160° С с выдержкой 12—18 ч. Применяют авиаль для производства листов, труб, ло­пастей винтов вертолетов и т. п.

Высокопрочные (σв=550-700 МПа) алюминиевые сплавы В95 и В96 имеют меньшую пластичность, чем дюралюминий. Термиче­ская обработка этих сплавов заключается в закалке при 465—475° С с охлаждением в холодной или горячей воде и искус­ственном старении при 135—145° С в течение 14—16 ч. Применяют сплавы в самолетостроении для нагруженных конструкций, работающих длительное время при 100—200° С.

Ковочные алюминиевые сплавы марок АК1, АК6, АК8 подвер­гают закалке при 500—575° С с охлаждением в проточной воде и искусственному старению при 150—165° С с выдержкой 6—15 ч; прочность сплава σΒ = 380-460 МПа, относительное удлинение δ = 7-10%.

Литейныеалюминиевыесплавы называют силуми­нами.

Наиболее распространены термически упрочняемые сплавы марок АЛ4, АЛ6 и АЛ20 Отливки из сплавов АЛ4 и АЛ6 зака­ливают при 535—545° С с охлаждением в горячей (60—80° С) воде и подвергают искусственному старению при 175° С в течение 2—3 ч; после термической обработки σв=260 МПа, δ = 4-6%, твердость НВ 75—80. Для снятия внутренних напряжений отливки из этих сплавов отжигают при 300° С в течение 5—Ю ч с охлаж­дением на воздухе. Жаропрочные сплавы марок АЛ 11 и АЛ20, идущие для изготовления поршней, головок цилиндров, топок кот­лов, работающих при 200—300° С, подвергают закалке (нагрев до 535—545° С, выдержка при этой температуре в течение 3—6 ч и охлаждение в проточной воде), а также стабилизирующему отпус­ку при 175—180° С в течение 5—10 ч; после термической обработ­ки σв=300-350 МПа, δ=3-5%.

ТЕРМИЧЕСКАЯ  ОБРАБОТКА  МАГНИЕВЫХ  И  ТИТАНОВЫХ  СПЛАВОВ

Магниевые сплавы.

Основными элементами в магниевых спла­вах (кроме магния) являются алюминий, цинк, марганец и цир­коний. Магниевые сплавы делят на деформируемые и литейные.

Деформируемыемагниевыесплавы марок МА1, МА8, МА14 подвергают термическому упрочнению по режиму: на­грев под закалку до 410—415° С, выдержка 15—18 ч, охлаждение на воздухе и искусственное старение при 175° С в течение 15—16 ч; после термообработки σΒ = 320~430 МПа, δ = 6-14%. Сплавы МА2, МАЗ и МА5 термической обработке не подвергают; их при­меняют для изготовления листов, плит, профилей и поковок.

Химический состав литейныхмагниевыхсплавов(МЛ4, МЛ5, МЛ12 и др.) близок к составу деформируемых, но пластичность и прочность литейных сплавов значительно ниже.

Это связано с грубой литейной структурой сплавов Термическая обработка отливок с последующим старением способствует раство­рению избыточных фаз, сконцентрированных по границам зерен и повышению пластичности и прочности сплава.

Особенностью магниевых сплавов является малая скорость диффузионных процессов (фазовые превращения протекают мед­ленно), что требует большой выдержки под закалку и старение. По этой причине закалка сплавов возможна только на воздухе. Старение литейных магниевых сплавов проводят при 200—300° С; под закалку их нагревают до 380—420° С; после закалки и старе­ния   σв = 250-270 МПа.

Магниевые сплавы можно применять, как жаропрочные, спо­собные работать при температурах до 400° С. Вследствие высокой удельной прочности магниевые сплавы широко применяют в авиа­ции, ракетостроении, автомобильной и электротехнической про­мышленности. Большим недостатком магниевых сплавов является низкая стойкость против коррозии во влажной атмосфере.

Титановые сплавы.

Титан является одним изважнейших совре­менных конструкционных материалов; обладает высокой проч­ностью, повышенной температурой плавления (1665° С), малой плотностью (4500 кг/м3) и высокой коррозионной стойкостью даже в морской воде.

На основе титана образовывают сплавы повышен­ной прочности, широко применяемые в авиации и ракетостроении, энергомашиностроении, судостроении, химической промышленности и других областях промышленности.

Основными добавками в ти­тановых сплавах являются алюминий, молибден, ванадий, марга­нец, хром, олово и железо.

Титановые сплавы марок ВТ5, ВТ6-С, ВТ9 и ВТ16 подвергают отжигу, закалке и старению. Полуфабрикаты (прутки, поковки, трубы) из сплава, дополнительно легированного оловом (ВТ5-1), проходят рекристаллизационный отжиг при 700—800° С в целях снятия наклепа. Листовые титановые сплавы отжигают при 600—650° С. Длительность отжига поковок, прутков и труб состав­ляет 25—30 мин, алистов — 50—70 мин.

Высоконагруженные детали из сплава ВТ14, работающие при температуре 400° С, закаливают с последующим старением по ре­жиму: температура закалки 820—840° С, охлаждение в воде, ста­рение при 480—500° С в течение 12—16 ч; после закалки и старе­ния: σв=1150-1400 МПа, 6 = 6—10%, твердость HRC56—60. 

Источник: Николаев Е.Н., Коротин И.М. Термическая обработка металлов токами высокой частоты М.: Высшая школа, 1984.

Источник: https://markmet.ru/tehnologiya_metallov/termicheskaya-obrabotka-tsvetnykh-splavov

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector