Tratamentul termic al aliajelor de aluminiu, sudura lume

Pentru întărire aliaje de aluminiu călire utilizate și îmbătrânire. Pentru eliminarea defectelor de model și deformarea structurii, reducând ductilitatea aliajului, se utilizează recoacere.

Durificarea aliaje de aluminiu

Călirea constă în încălzirea aliajului la o temperatură la care, fazele intermetalici excesive de răcire complet sau predominant solubilă în aluminiu, menținere la această temperatură și rapid la temperatura camerei pentru a obține o soluție solidă suprasaturată. De exemplu, aliajele de sistem temperatură călire Al-Cu (Fig.1) linia abc definit. linia de solubilitate limită se extinde mai sus pentru aliaje care conțin mai puțin de 5,7% Cu, iar linia de sub eutectic (548 ° C) pentru aliaje care conțin o cantitate mare de Cu. Atunci când încălzirea pentru aliajele durificate care conțin până la

5% exces de fază Cu, SuA12 se dizolvă complet, iar răcirea ulterioară rapidă, α numai fixă ​​suprasaturată soluție solidă, cuprinzând atât cuprul cât este în aliaj (2C). Atunci când conținutul de mai mult de 5% Cu aliaj în structura după călire, la o soluție suprasaturată de compoziție solidă α, corespunzătoare punctului b. și cristale insolubile când este încălzit compus SuAl2. Timpul de menținere la temperatura de durificare necesara pentru dizolvarea intermegallidnyh faze depinde de starea structurală a aliajului, tipul de cuptor și grosime. Foi, plăci, bare, benzi de 0,5-150 mm ținute încălzite la băile salpetru 10-80 minute și cel mai larg utilizat pentru acest cuptor electric scop cu circulatie fortata a aerului - 30-210 min. Extras turnate in forma la o temperatura de călire o durată mai lungă (2-15 ore). În acest timp, se dizolvă alocare dur iitermetallidnyh faze (Figura 2). Răcirea aliajul deformat produs prin călire în apă rece, și turnate în formă - în apă încălzită (50-100 ° C) pentru a preveni flambarea și cracare. După stingerea aliajelor au relativ mică rezistență σ c. σ 0,2 și ductilitate ridicată (delta;. ψ).

Fig.1. Diagrama de fază a Al-Cu

Fig.2. Microstructura aliajelor de aluminiu:
și - turnate din aliaj de Al + 12% Cu (α -solution și cristalele α + CuAl2 eutectică și CuAl2); b - D16 turnate din aliaj (cristale alfa -solution și CuAl2 și Al2MgCu); în - D16 aliaj după călire (faza α); r - aliaj D16 după călire și îmbătrânire

Aging din aliaj durificat

După stingere trebuie îmbătrânire, în cazul în care aliajul este menținut la temperatura normală timp de câteva zile (îmbătrânire naturală) sau pentru 10-24 ore la temperatură ridicată (îmbătrânire artificială). În procesul de îmbătrânire are loc descompunerea soluției solide suprasaturată, care este însoțită de întărire a aliajului. Descompunerea soluției solide suprasaturată are loc în mai multe etape, în funcție de temperatura și durata de îmbătrânire. Când natural (la 20 ° C) sau temperatură scăzută îmbătrânire artificială (sub 100-150 ° C), nu a fost observată descompunerea soluției solide cu eliberarea de exces de fază; la aceste temperaturi, atomii de cupru se deplasează în interiorul soluției de cristal cu zăbrele α-solid la o distanță foarte mică și întâmplă (100) avioane formațiunile lamelare bidimensionale (Fig.3a) sau roți - zone Guinier-Preston (GP-1). Aceste zone GP-1 lentoarea de mai multe zeci de angstromi (30-60 A) și o grosime de 5-10 Â, mai mult sau mai puțin uniform distribuită în interiorul fiecărui cristal. Concentrația de cupru în zonele GP-1 este mai mică decât SuAl2 (54%).

Figura 3. Izolarea Schema fazelor în exces dintr-o soluție solidă în timpul îmbătrânirii:
a) - 1-GP zona; b) - zona GP 2; a) - θ „faze de; g) - θ faze de (SuAl2)

În cazul în care aliajul după naturale îmbătrânire scurt (câteva secunde sau minute) încălzit la 230-270 ° C și apoi se răcește rapid, călirea este complet eliminată, și va corespunde proprietăților statului aliajului svezhezakalennomu. Acest fenomen se numește întoarcere. Softening la întoarcere, datorită faptului că zonele GP-1, la aceste temperaturi sunt instabile și, prin urmare, se dizolvă în soluție solidă, și din nou, atomii de cupru mai mult sau mai puțin distribuite în mod egal în domeniul de aplicare al fiecărui cristal al soluției solide, precum și după întărire. La aliaj ulterior lăsate pentru maturi din nou la temperatura camerei, formarea de zone GP si 1-durificare din aliaj. Cu toate acestea, după revenirea și îmbătrânirea ulterioară deteriorează proprietățile de coroziune ale aliajului, ceea ce complică utilizarea întoarcerii în scopuri practice. Expunerea prelungită la 100 ° C sau mai multe ore la temperatura de 150 ° C conduce la formarea de cantități mai mari de SE-2 zone (grosime 10-40 Å și diametrul de 200-300 A) cu o structură ordonată diferită de soluție solidă α (Fig.3b) . Concentrația de cupru din ele corespunde în conținutul său SuAl2. Odată cu creșterea temperaturii proceselor de îmbătrânire difuzie, și, prin urmare, transformări și procese structurale și auto-întărire continua mai repede. Se înmoaie timp de câteva ore la temperatura de 150-200 ° C, duce la formarea locului unde faza de GP-2 Zona, dispersiv (tonkoplastinchatyh) particulelor intermediare θ“nu este diferită în compoziția chimică din θ fază stabilă (SuAl2), dar care au zăbrele excelent cristal; θ faze de“este coerent legat de o soluție solidă (ris.3v). Creșterea temperaturii la 200-250 ° C conduce la obținerea de coagulare a fazei metastabile și la formarea θ fază stabilă (ris.3g).

Astfel, numai zona de GP-1 sunt formate în timpul îmbătrânirii naturale. Cu secvența îmbătrânire artificială a schimbărilor structurale pot fi reprezentate în schema următoare: SE-1 SE- → θ → 2 „→ θ (SuAl2).

Este o schemă degradare generală a unei soluții solide suprasaturată în aliajele Al-Cu este valabil și pentru alte aliaje. Diferența este redusă doar la faptul că diferitele aliaje nu este aceeași compoziție și structura zonelor și fazele rezultate.

Pentru îmbătrânirea aliajelor de aluminiu de compoziții diferite există și domeniul lor de temperatură-timp a benzii (formarea de GP-1 și GP-2) și faza (θ „- θ și fază) îmbătrânire.

După îmbătrânire aliaje din zona adesea au o rezistență mai mare randament și un raport relativ scăzut σ 0,2 / σ a ≤ 0,6 ÷ 0,7, îmbunătățită ductilitate, rezistență la coroziune și o sensibilitate scăzută la rupere fragilă.

După îmbătrânire raportul fazei σ 0,2 / σ în crescut la 0.9-0.95 și ductilitate, tenacitate, rezistența la rupere casantă și scăderea stresului la coroziune.

armare structurală

Temperatura Recristalizarea a unor aliaje de aluminiu cu mangan, crom, nichel, zirconiu, titan și alte metale de tranziție decât temperatura de încălzire prescrisă uzual sub deformarea sau stingerea, totuși după călire și îmbătrânire astfel de aliaje în recristalizată structura stocată (poligon), cu o densitate mare de dislocare care crește rezistența în comparație cu structura recristalizată. Acest fenomen se numește întărire structurală.

Ca urmare, consolidarea structurală în valoarea σ. σ 0,2 a crescut la 30-40%. Cel mai puternic manifestată în consolidarea structurală a produselor semifinite extrudate (bare, profile, tuburi), astfel încât acest fenomen în ceea ce le-a numit un efect de presă.

omogenizare recoacere

Deoarece această recoacere lingouri supuse tratamentului de presiune, pentru a elimina segregarea dendritice, care are ca rezultat o soluție și cereale solide de separare de delimitare neomogene între ramurile dendritele și casante ev neechilibru incluziuni SuAl2 tectic. Al2 CuMg (fază S), Mg2Si, Al3 Mg2 Zn2 (T-fază, și altele.). În timpul omogenizarea compoziției soluției solide cristalitelor aliniate și intermetalicelor sunt dizolvate. În timpul răcirii ulterioare compușilor intermetalici se precipită ca mici uniform distribuite incluziunile secundare. În consecință, turnate din aliaj crește ductilitate, crescând astfel raportul de reducere a, rata de compresie la cald de lucru din plastic și reduce cantitatea de deșeuri de prelucrare. Omogenizarea ajută la asigurarea unei structuri cu granulație fină în foile recoapte și reduce tendința de coroziune sub tensiune. omogenizând temperatură cuprinsă în intervalul 450-520 ° C și se extrage de la 4 la 40 de ore. Răcirea se efectuează în aer sau în cuptor.

recoacere de recristalizare

O astfel de recoacere este aliajul deformat este încălzit la temperaturi peste temperatura de închidere a recristalizării primare; Acesta este utilizat pentru a ameliora durificării și pentru a obține granule fine. recoacere temperatura recristalizată în funcție de compoziția aliajului variază de la 350 la 500 ° C, care deține 0,5-2,0 h. După recoacere de recristalizare a aliajelor nu sunt durificabile prin tratament termic, viteza de răcire este selectată în mod arbitrar. Pentru aliaje, durificabile prin tratament termic, viteza de răcire de până la 200-250 ° C trebuie să fie ≤ 30 ° C / h. Recoacerea într-o etapă intermediară este utilizată în deformarea la rece sau între deformarea la cald și la rece.

Recoacerea pentru aliaje de înmuiere călire trecut și îmbătrânire

Acest tip de recoacere se realizează la 350-450 ° C, cu o întârziere de 1-2 ore. La aceste temperaturi descompunerea completă a soluției solide suprasaturată întărire faze și coagulare. Viteza de răcire nu trebuie să depășească 30 ° C / h. După recoacere, aliajul are rezistență la tracțiune scăzută, ductilitate satisfăcătoare și o rezistență ridicată la coroziune sub tensiune.

REFERINȚE

• Stiinta Materialelor / YM Lahtin, VP Leontiev. - M. Engineering. 1980. - 493 p.