Термічна обробка алюмінію

Термічна обробка сплавів є технологічною процедурою, яка дозволяє модифікувати кристалічну решітку і внутрішню структуру алюмінію та його сплавів. Вплив різних температурних режимів істотно впливає на фізичні та хімічні властивості матеріалів і дозволяє отримувати вироби або напівфабрикати з необхідними характеристиками. При цьому вид термообробки залежить від складу сплаву, призначення виробу або подальшої його обробки, а також способу виготовлення самої заготовки

Механізм впливу термообробки та її види

Принцип термічної обробки полягає у впливі на мікроструктуру сплаву за допомогою одного з двох основних механізмів або їх комбінацією. Зміцнення структури сплаву досягається шляхом легування твердого розчину алюмінію різними компонентами або зміцненням структури за рахунок виділення вторинних фаз. У першому випадку розчинені у сплаві елементи при досить швидкому охолодженні вироби залишаються в кристалічній решітці алюмінію, пружно деформуючи її та перешкоджаючи пластичній деформації виробу.

За рахунок такої спотвореної кристалічної решітки підвищується механічна міцність сплаву, оскільки вона ускладнює зміщення верств решітки відносно один одного. У другому випадку контрольована зміна температури призводить до утворення мікроскопічних зерен легуючих домішок між зернами алюмінієвої основи. Цей процес є природним і відбувається протягом тривалого часу, проте термічна обробка дозволяє суттєво прискорити його шляхом штучного старіння.

До основних видів термічної обробки відносять:

• старіння (природне чи штучне);
• відпал;
• загартування.

Як правило, для досягнення заданих характеристик виробу ці види комбінуються. Підходи до термічної обробки деформованих та ливарних алюмінієвих сплавів розрізняються – у першому випадку сплави обробляються за різними схемами за необхідності та в залежності від подальшого призначення та застосування виробу. По відношенню до ливарних сплавів термічна обробка застосовується майже завжди.

Призначення термообробки за видами

Кожен спосіб термічної обробки може застосовуватися окремо або комплексно з іншими видами. Всім видам термічної обробки або їх поєднанням надається умовне позначення, що дозволяє стандартизувати виробничі процеси та виробити єдині підходи до обробки сплавів. Нижче наведено короткий опис призначення тієї чи іншої термообробки сплавів.

 Т1 – штучне старіння у чистому вигляді – дозволяє підвищити механічну міцність напівфабрикатів та виробів, особливо якщо надалі планується їх механічна обробка. При цьому такий вид обробки негативно позначається на корозійній та механічній стійкості дюралюмінію та по відношенню до нього використовується рідко.

Т2 - відпал - дозволяє зняти ливарні та термічні напруги в матеріалі, підвищує його пластичність і застосовується у випадку, коли заготовка буде оброблятися тиском в холодному стані.

Т3 - загартування - застосовується для підвищення властивостей міцності сплавів.

Т4 - загартування у поєднанні з природним старінням - використовується з тією ж метою.

Т5 - загартування у поєднанні з короткочасним старінням - суттєво підвищує пластичність сплаву з одночасним збереженням його високих властивостей міцності.

Т6 - поєднання гарту та повного штучного старіння - дозволяє отримати максимальні характеристики міцності виробів.

Т7 - загартування у поєднанні зі стабілізуючою відпусткою - дозволяє отримувати стабільну структуру сплаву з достатньою його міцністю

Т8 - загартування зі пом'якшувальною відпусткою - застосовується для підвищення пластичності матеріалу, при цьому його характеристики міцності знижуються.

Т9 - циклічна обробка, яка за рахунок повторення процедур нагрівання сплаву до високих температур та його охолодження дозволяє стабілізувати геометрію заготівлі та кріогенну обробку.

Кріогенна обробка (тривале витримування сплаву при температурах нижче мінус 180 градусів за Цельсієм) тільки нещодавно почала ставитися до термообробки. Вона дозволяє досягти виключно високих міцності та зносостійких характеристик сплаву.