Термическая обработка цветных сплавов

Структура, а следовательно, механические и физикохимические свойства большинства металлов и сплавов могут быть улучшены путем термической обработки (ТО). Режим ТО выбирается в зависимости от природы сплава, исходной структуры и назначения отливки. Меняя температуру и время нагрева, а также скорости охлаждения, можно существенно повлиять на структуру и свойства сплава даже при одном и том же режиме ТО. Температурный режим ТО определяется химическим составом сплава, т.е. зависит от положения сплава на диаграмме состояния. Наибольший эффект достигается при ТО алюминиевых, магниевых и жаропрочных никелевых сплавов.

По классификации А.А. Бочвара, все виды термической обработки подразделяются на пять групп:

1.  Отжиг первого рода.

2.  Отжиг второго рода.

3.  Закалка.

4.  Отпуск.

5.  Химикотермическая обработка.

Для алюминиевых и магниевых литейных сплавов наиболее часто применяют отжиг, закалку и отпуск (старение).

Отжиг проводится для снятия внутренних напряжений, а также изменения формы и размера частиц вторых фаз. Отливки после нагрева и выдержки при температуре отжига можно охлаждать вместе с печью или на воздухе, или сначала с печью, затем на воздухе.

Закалка позволяет получить максимальную прочность сплава при сохранении достаточной пластичности. При нагреве и выдержке происходит растворение легирующих элементов в основе сплава. Последующее быстрое охлаждение приводит к сохранению пересыщенного твердого раствора. Характерной особенностью цветных сплавов является то, что пересыщенный твердый раствор сохраняется при меньших скоростях охлаждения, чем при закалке сталей. Охлаждающей средой при закалке алюминиевых и магниевых сплавов могут служить горячая вода, масло или даже воздух.

Отпуск (старение) обычно является завершающей операцией ТО. У некоторых сплавов уже при комнатной температуре происходит естественное старение. Повышение температуры (отпуск или искусственное старение) приводит к ускорению распада пересыщенного раствора и гарантирует окончание этого процесса до начала механической обработки детали. В зависимости от температуры и времени выдержки отпуск может быть упрочняющим, стабилизирующим или смягчающим.

Режимы термической обработки для алюминиевых и магниевых сплавов условно обозначаются буквой Т и номером режима: Т1, Т2 и т.д. Классификация режимов термической обработки для алюминиевых и магниевых сплавов приведена в табл. 4.

Термическая обработка титановых сплавов (отжиг) проводится только с целью снятия внутренних напряжений. Упрочнение титановых сплавов путем ТО малоэффективно.

Термическая обработка отливок из легких сплавов имеет свои технологические особенности. Главная из них заключается в том, что нагрев под закалку осуществляется до температуры лишь на 5–15 °С ниже температуры солидуса. Чтобы не допустить окисления и оплавления деталей, ТО алюминиевых и магниевых сплавов должна проводиться в специальных печах с защитной газовой атмосферой и надежной регулировкой температуры во всех зонах рабочего пространства.

Таблица 4

Классификация основных видов ТО литых деталей из алюминиевых и магниевых сплавов

 

Вид ТО

Обозначение

Назначение

Примечание

Искусственное старение без предварительной закалки

Т1

Улучшение обрабатываемости резанием для повышения чистоты поверхности. Повышение прочности

При быстром охлаждении в форме в отливках может наблюдаться эффект закалки. Для его устранения и проводят этот вид ТО

Отжиг

Т2

Снятие литейных или тер   Температура и время мических остаточных на     выдержки зависят от пряжений. Повышение планазначения детали стичности сплава

Закалка

Т3 и Т4   Повышение прочности

и коррозионной стойкости

Закалка и кратковременное (неполное) искусственное старение

Т5

Повышение прочности и сохранение повышенной пластичности

Температуры и выдержки при данном виде ТО не обеспечивают полного старения

Закалка и полное

искусственное

старение

Т6

Получение максимальной прочности при некотором снижении пластичности

Температуры и выдержки выше, чем при Т5

Закалка и стабилизирующий отпуск

Т7

Получение достаточно высокой прочности, стабильной структуры и размеров

Отпуск проводится при температуре, близкой к температуре работы деталей, и более высокой, чем при Т5 и Т6

Закалка и смягчающий отпуск

Т8

Повышение пластичности и стабильных размеров за счет снижения прочности

Температуры отпуска выше, чем при Т7

П р и м е ч а н и е . Режим Т4 фактически обозначает закалку и естественное старение. Так как обычно от начала закалки (Т3) до окончания механической обработки отливок проходит несколько дней, то за это время процесс естественного старения успевает полностью завершиться и режим Т3 практически соответствует режиму Т4. По этой причине в настоящее время для обозначения закалки используют только символ Т4. Контроль деталей, прошедших ТО, включает в себя визуальный осмотр поверхности, определение геометрических размеров, определение механических свойств, рентгенопросвечивание и металлографический анализ. Образцы, характеризующие качество деталей данной плавки, должны загружаться в печь вместе с деталями.

  • Читать все новости