Топлинната обработка на алуминиеви сплави, заваряване свят
За втвърдяване алуминиеви сплави, използвани за закаляване и стареене. За отстраняване на модел дефекти и деформации на конструкцията, намаляване на еластичността на сплавта, се използва отгряване.
Втвърдяване алуминиеви сплави
Закаляване се състои в нагряване на сплавта до температура, при която, прекомерни интерметални фази напълно или предимно разтворим в алуминий, задържане при тази температура и бързо охлаждане до стайна температура за получаване на свръхнаситен твърд разтвор. Например, температурата на охлаждащата система Al-Cu сплави (Фиг.1) линия е определено ABC. разтворимост граница линия, простираща се по-горе за сплави, съдържащи по-малко от 5.7% от Cu, и линията под евтектична (548 ° С) за сплави, съдържащи голямо количество Си. При загряване на закалени сплави, съдържащи до
5% Cu, SuA12 излишък фаза напълно се разтваря и последващо бързо охлаждане, само фиксирани α свръхнаситени твърд разтвор, съдържащ като много мед, тъй като е в сплавта (Fig.2c). Когато съдържанието на повече от 5% Cu сплав в структурата след темпериране до свръхнаситен разтвор на α-твърд състав, съответстващ на точка б. и неразтворими кристали при нагряване SuAl2 съединение. Времето на задържане при температурата на втвърдяване, необходимо за разтваряне intermegallidnyh фази зависи от структурно състояние на сплавта, от вида на пещта и дебелина. Листове, плочи, пръти, ленти 0,5-150 mm държат нагрява при селитра бани 10-80 минути и най-широко използваните за тази цел електрическа пещ с принудителна циркулация на въздуха - 30-210 минути. Екстрахира се оформят отливки при температура на охлаждане по-дълъг (2-15 часа). През това време той разтваря грубо разпределение iitermetallidnyh фази (фигура 2). Охлаждане на деформираната сплав, произведена чрез охлаждане в студена вода, и фасонни отливки - да загрява вода (50-100 ° С), за да се предотврати тяхното огъване и напукване. След охлаждане сплавите имат относително ниска якост σ С. σ 0,2 и висока пластичност (делта. ψ).
Фиг.1. Диаграмата фаза на Al-Cu
Фиг.2. Микроструктурата на алуминиеви сплави:
и - чугунена сплав Al + 12% Cu (α бикарбонат и кристалите на α + CuAl2 евтектична и CuAl2) на; б - чугунена сплав D16 (а кристали бикарбонат и CuAl2 и Al2MgCu); в - D16 сплав след закаляване (α фаза); R - D16 сплав след закаляване и стареене
Стареене на закалена сплав
След охлаждане трябва стареене, където сплавта се държи при нормална температура в продължение на няколко дни (естественото стареене) или за 10-24 часа при повишена температура (изкуствено стареене). В процеса на стареене настъпва разлагане на свръхнаситен разтвор твърдо вещество, което се придружава от втвърдяване на сплавта. Разбиване на преситения твърдия разтвор се извършва на няколко етапа, в зависимост от температурата и продължителността на стареене. Когато естествен (при 20 ° С) или ниска температура изкуствено стареене (под 100-150 ° С), не се наблюдава разлагане на твърд разтвор с освобождаването на излишък фаза; при тези температури, медните атоми се движат в кристалната решетка α вещество разтвор на много малко разстояние и става (100) равнини в двуизмерни ламеларни образувания (Fig.3a) или колела - Guinier-Preston зони (GP-1). Тези зони GP-1 забавяне на няколко десетки ангстрьома (30-60 А) и дебелина от 5-10 А, повече или по-малко равномерно разпределени в рамките на всеки кристал. концентрацията на медта в зони GP-1 е по-малко от SuAl2 (54%).
Фигура 3. изолация Схема излишък фази от твърд разтвор по време на стареене:
а) - GP-1 зона; б) - GP зона 2; а) - θ "-фаза; ж) - θ-фаза (SuAl2)
Ако сплавта след естествено стареене накратко (няколко секунди или минути) се нагряват до 230-270 ° С и след това бързо се охлажда, втвърдяването се елиминира напълно, и ще съответства на свойствата на сплавта svezhezakalennomu състояние. Това явление се нарича връщане. Омекване на връщане поради факта, че зоните GP-1 при тези температури са нестабилни и поради това се разтварят в твърд разтвор, и отново медните атоми, повече или по-малко равномерно разпределени в рамките на всяка кристална на твърдия разтвор, както и след втвърдяване. При последващо сплав отново оставя за зрял при стайна температура в образуването на GP зони и 1-втвърдяване сплав. Въпреки това, след връщането и последваща застаряването влоши корозионните свойства на сплавта, което усложнява използването на възвръщаемост за практически цели. Продължителното излагане на 100 ° С или повече часа при 150 ° С води до образуване на по-големи количества от SE-2 зони (дебелина 10-40 А и диаметър 200-300 а) с подредена структура, различна от α твърд разтвор (Fig.3b) , концентрацията на медта в тях съответства на неговото съдържание SuAl2. С увеличаване на дифузионни процеси температура стареене, и следователно, структурни трансформации и процеси, и самостоятелно укрепване пристъпи бързо. Потапя в продължение на няколко часа при 150-200 ° С води до образуването на мястото, където фаза на зоната GP-2, разпространена (tonkoplastinchatyh) междинни частици θ "не се различава по химичен състав от θ стабилната фаза (SuAl2), но с отлична кристална решетка; -фаза θ се последователно свързани с твърд разтвор (ris.3v). Повишаване на температурата до 200-250 ° С води до коагулация на метастабилната фаза и до образуването на стабилна фаза θ (ris.3g).
По този начин, само зоната GP-1 се формират по време на естественото стареене. С изкуствено стареене последователност на структурни промени могат да бъдат представени в следната схема: SE-1 SE-→ θ → 2 '→ θ (SuAl2).
Това е обща схема гниене на свръхнаситен твърд разтвор в сплави Al-Cu важи и за други сплави. Разликата се свежда само до факта, че различните сплави не е същия състав и структурата на зони и получените фази.
За застаряването на алуминиеви сплави на различни състави съществува и тяхната температура-време домейн на лентата (образуване на GP-1 и GP-2) и фаза (θ '- θ и фаза) стареене.
След престояване зона сплави често имат по-висока граница на провлачване и относително ниско съотношение σ 0,2 / σ на ≤ 0.6 ÷ 0.7, подобрена пластичност, добра устойчивост на корозия и ниска чувствителност към крехко разрушаване.
След престояване съотношение фаза σ 0,2 / σ в увеличен до 0.9-0.95 и еластичност, твърдост, устойчивост на крехко разрушаване и намаляване на стреса корозия.
структурно укрепване
Прекристализацията температура на някои алуминиеви сплави с манган, хром, никел, цирконий, титан и други преходни метали, отколкото обикновено предписаната температура на нагряване под деформация или охлаждане, обаче след закаляване и стареене такива сплави в тяхната съхранява прекристализира (polygonized) структура с висока плътност на изкълчване, че увеличава неговата сила в сравнение с рекристализиран структура. Това явление се нарича структурна втвърдяване.
В резултат, на структурното подсилване на стойността на σ. σ 0,2 увеличава до 30-40%. Най-силно се проявява в структурното подсилване на екструдирани полуготови продукти (пръти, профили, тръби), така че това явление във връзка с тях, наречен преса ефект.
хомогенизиране отгряване
Тъй като това отвръщане блокове подложени на лечение налягане, за да се избегне сегрегацията дендритна, което води до нехомогенно твърд разтвор и зърно разделяне граница между клоновете на дендрити и чупливи nonequilibrium EV tectic SuAl2 включванията. Al2 CuMg (S-фаза), Mg2 Si, Al3 Mg2 Zn2 (Т-фаза, и др.). По време на хомогенизиране на състава на твърдия разтвор кристалити подравнени и интерметални съединения се разтварят. По време на последващо охлаждане интерметални съединения се утаяват като малки равномерно разпределени включвания. Следователно, чугунена сплав еластичност се увеличава, като по този начин увеличаване на коефициента на намаляване на гореща пластмаса работа, степента на компресия и намаляване на обработка на отпадъците. Хомогенизиране помага да се гарантира дребнозърнеста структура в закалените листове и намалява тенденцията да се подчертае, корозия. хомогенизиране температура в диапазона 450-520 ° С и се екстрахира от 4 до 40 часа. Охлажда се извършва във въздуха или в пещта.
рекристализация отгряване
Такава хибридизация се деформира сплав се нагрява до температура над температурата на затваряне на първичен прекристализация; Той се използва за облекчаване на закаляване и за получаване на фини зърна. Рекристализира температура отгряване в зависимост от състава на сплавта варира от 350 до 500 ° С, държи 0.5-2.0 часа. След прекристализиране отгряване сплавите не са втвърдяващи чрез топлинна обработка, скоростта на охлаждане е избран произволно. За сплави, втвърдяващи чрез топлинна обработка, скоростта на охлаждане до 200-250 ° С трябва да бъде ≤ 30 ° С / час. Отгряване в междинна стъпка се използва в студена деформация или между топла и студена деформация.
Каляване за омекотяване сплави минало закаляване и стареене
Този тип на хибридизиране се провежда при 350-450 ° С със закъснение от 1-2 часа. При тези температури пълното разлагане на свръхнаситен разтвор твърдо вещество укрепване фази и коагулация. Скоростта на охлаждане не трябва да надвишава 30 ° С / час. След хибридизация, сплавта има ниска якост на опън, задоволително пластичност и висока устойчивост на корозия стрес.
СПРАВКА
- Материалознание / YM Lahtin, вицепрезидент Леонтиев. - М. инженерство. 1980 - 493 стр.