Термическая обработка алюминия

Термическая обработка сплавов представляет собой технологическую процедуру, которая позволяет модифицировать кристаллическую решетку и внутреннюю структуру алюминия и его сплавов. Воздействие различных температурных режимов оказывает существенное влияние на физические и химические свойства материалов и позволяет получать изделия или полуфабрикаты с требуемыми характеристиками. При этом вид применяемой термообработки зависят от состава сплава, назначения изделия или дальнейшей его обработки, а также способа изготовления самой заготовки

Механизм воздействия термообработки и ее виды

Принцип термической обработки заключается в воздействии на микроструктуру сплава посредством одного из двух основных механизмов или их комбинацией. Упрочнение структуры сплава достигается либо путем легирования твердого раствора алюминия различными компонентами либо упрочнением структуры за счет выделения вторичных фаз. В первом случае растворенные в сплаве элементы при достаточно быстром охлаждении изделия остаются в кристаллической решетке алюминия, упруго деформируя ее и препятствуя пластической деформации изделия.

За счет такой искаженной кристаллической решетки повышается механическая прочность сплава, так как она затрудняет смещение слоев решетки относительно друг друга. Во втором же случае контролируемое изменение температуры приводит к образованию микроскопических зерен легирующих примесей между зернами алюминиевой основы. Этот процесс является естественным и происходит в течение длительного времени, однако термическая обработка позволяет существенно ускорить его путем искусственного старения.

К основным видам термической обработки относят:

• старение (естественное или искусственное);
• отжиг;
• закалка.

Как правило, для достижения заданных характеристик изделия эти виды обработки комбинируются. Подходы к термической обработке деформируемых и литейных алюминиевых сплавов различаются – в первом случае сплавы обрабатываются по различным схемам при необходимости и в зависимости от дальнейшего назначения и применения изделия. По отношению к литейным же сплавам термическая обработка применяется почти всегда.

Назначение термообработки по видам

Каждый способ термической обработки может применяться отдельно или в комплексе с другими видами. Всем видам термической обработки или их сочетаниям присваивается условное обозначение, что позволяет стандартизировать производственные процессы и выработать единые подходы к обработке сплавов. Ниже приведено краткое описание назначения той или иной термообработки сплавов.

 Т1 - искусственное старение в чистом виде - позволяет повысить механическую прочность полуфабрикатов и изделий, особенно если в дальнейшем планируется их механическая обработка. При этом такой вид обработки негативно сказывается на коррозионной и механической стойкости дюралюминия и по отношению к нему используется редко.

Т2 - отжиг - позволяет снять литейные и термические напряжения в материале, повышает его пластичность и применяется в случае, когда заготовка будет подвергаться обработке давлением в холодном состоянии.

Т3 - закалка - применяется для повышения прочностных свойств сплавов.

Т4 - закалка в сочетании с естественным старением – используется с теми же целями.

Т5 - закалка в сочетании с кратковременным старением - существенно повышает пластичность сплава с одновременным сохранением его высоких прочностных свойств.

Т6 - сочетание закалки и полного искусственного старения - позволяет получить максимальные прочностные характеристики изделий.

Т7 - закалка в сочетании со стабилизирующим отпуском - позволяет получать стабильную структуру сплава с достаточной его прочностью

Т8 - закалка со смягчающим отпуском - применяется для повышения пластичности материала, при этом его прочностные характеристики снижаются.

Т9 - циклическая обработка, которая за счет повторения процедур нагрева сплава до высоких температур и его охлаждения позволяет стабилизировать геометрию заготовки, и криогенная обработка.

Криогенная обработка (длительное выдерживание сплава при температурах ниже минус 180 градусов по Цельсию) только недавно стала относиться к термообработке. Она позволяет достичь исключительно высоких прочностных и износостойких характеристик сплава.