Содержание страницы
Термическая обработка алюминиевых сплавов играет ключевую роль в повышении их механических свойств, таких как прочность, твердость и коррозионная стойкость. Сплавы алюминия широко используются в различных отраслях, включая авиацию, машиностроение и строительство, благодаря их легкости и отличной обрабатываемости.
Термическая обработка алюминиевых сплавов по методикам, таким как AA (Aluminum Association) и BS (British Standard), представляет собой важный процесс, который позволяет улучшить эксплуатационные характеристики материала. Эти стандарты регулируют процесс термической обработки, включая закалку, старение и отжиг, что способствует созданию оптимальных условий для использования алюминиевых сплавов в различных промышленных областях.
1. Отжиг
Типичные температуры и процедуры отжига для спецификации Алюминиевой ассоциации США (AA) ковких сплавов приводят их к О степени твердости, как следует ниже. Для серии сплавов 1ХХХ, 3ХХХ, 5ХХХ эта температура 345°С, а время выдержки и скорость охлаждения не важны. Сплав 3003 является исключением, ему требуется температура отжига 415°С.
Серии сплавов 2ХХХ и 6ХХХ требуют температуру отжига 415°С с выдержкой от 2 до 3 ч и охлаждение до 260°С со скоростью около 30°С/ч. Исключением является сплав 2036 с температурой отжига 385°С. Серии сплавов 7ХХХ требуют температуру 415°С и выдержку от 2 до 3 ч.
В этом случае допускается неконтролируемое охлаждение примерно до 200°С с последующим повторным нагревом до 230°С на 4 ч. Исключением является сплав 7005, требующий температуру отжига 345°С и выдержку от 2 до 3 ч с последующим охлаждением до 200°С со скоростью 30°С/ч или менее.
2. Термическая обработка литейных сплавов
В Табл. 1 приведены параметры типичных видов термической обработки, термической обработки на твердый раствор и старение для обычно применяемых литейных сплавов Алюминиевой ассоциации AA. Термическая обработка на твердый раствор, как правило, следует с закалкой в воде от 65 до 100°С. В Табл. 2 приведены аналогичные данные для литейных сплавов по британскому стандарту.
Таблица 1. Термическая обработка для литейных сплавов AA
| Сплав АА | Тип
литья |
Термическая обработка
на твердый раствор |
Термическая обработка
на старение |
Степень
твердости |
||
| Температура
[°С] |
Время
[ч] |
Температура
[°С] |
Время
[ч] |
|||
| 222…0 | S | — | — | 315 | 3 | O |
| S | 510 | 12 | 155 | 11 | T61 | |
| P | — | — | 170 | 16…22 | T551 | |
| 242…0 | S | — | — | 345 | 3 | O |
| S | — | — | 205 | 8 | T571 | |
| S/P | 515 | 4…12 | 205…230 | 3…5 | T61 | |
| 295…0 | S | 515 | 12 | — | — | T4 |
| S | 515 | 12 | 155 | 3…6 | T6 | |
| S | 515 | 12 | 260 | 4…6 | T7 | |
| 355…0 | S/P | — | — | 225 | 7…9 | T51 |
| S | 525 | 12 | 155 | 3…5 | T6 | |
| P | 525 | 4…12 | 155 | 2…5 | T6 | |
| S | 525 | 12 | 225 | 3…5 | T7 | |
| P | 525 | 4…12 | 225 | 3…9 | T7 | |
| 356…0 | S/P | — | — | 225 | 7…9 | T51 |
| S | 540 | 12 | 155 | 3…5 | T6 | |
| P | 540 | 4…12 | 155 | 2…5 | T6 | |
| S | 540 | 12 | 205 | 3…5 | T7 | |
| P | 540 | 4…12 | 225 | 7…9 | T7 | |
| 357…0 | S | 540 | 10…12 | 155 | 10…12 | T61 |
| P | 540 | 8 | 175 | 6 | T6 | |
Примечание:
S — песочное литье, Р — литье в постоянную пресс-форму.
Таблица 2. Термическая обработка для литейных сплавов по британскому стандарту BS
| BS | Термическая
обработка на твердый раствор |
Среда закалки | Преципитатная
термическая обработка |
Степень
твердости |
||
| Температура
[°С] |
Время
[ч] |
Температура
[°С] |
Время
[ч] |
|||
| LM4 | 505…520 | 6…16 | W 70…80 | 150…170 | 6…18 | TF(T10) |
| LM9 | — | — | — | 150…170 | 16 | TЕ(T6) |
| 520…535 | 2…8 | W | 150…170 | 16 | TF(T6) | |
| LM10 | 425…435 | 8 | о 160m | — | — | TB(T4) |
| LM13 | — | — | — | 160…180 | 4…16 | TЕ(T10) |
| 515…525 | 8 | W 70…80 | 160…180 | 4…16 | TF(T6) | |
| 515…525 | 8 | W 70…80 | 200…250 | 4…16 | TF7 | |
| LM16 | 520…530 | 12 | W 70…80 | — | — | TB(T4) |
| 520…530 | 12 | W 70…80 | 160…170 | 8…10 | TF(T6) | |
| LM25 | 525…545 | 4…12 | W 70…80 | 250 | 2…4 | TB7(T7) |
| — | — | — | 155…175 | 8…12 | TЕ(T10) | |
| 525…545 | 4…12 | W 70…80 | 155…175 | 8…12 | TF(T6) | |
| LM30 | — | — | — | 175…225 | 8 | TS(T) |
Примечание:
Среда закалки: W — вода, W 70…80 — вода от 70 до 80°С, О 160m — масло при максимальной температуре 160°С.
3. Термическая обработка ковких сплавов
В Табл. 3 приведены параметры термической обработки на твердый раствор и преципитатной термической обработки с конечной закалкой для обычно применяемых ковких сплавов по спецификации Алюминиевой ассоциации Америки AA. Условия закалки зависят от формы материала, например плоский лист или тянутый пруток, и от режимов обработок между обработками на твердый раствор и преципитатной. Таблица дает только указание на возможные последствия обработок. После термической обработки на твердый раствор сплавы закаляются в воде до комнатной температуры.
Таблица 3. Термическая обработка на твердый раствор и преципитатная термическая обработка
| АА | Термическая обработка
на твердый раствор |
Преципитатная термическая
обработка |
|||
| Температура
[°С] |
Степень
твердости |
Температура
[°С] |
Время
[ч] |
Степень
твердости |
|
| Сплавы алюминий-медь | |||||
| 2011 | 525 | T4(TB) | — | — | — |
| +CW | — | — | — | ||
| 2014 | 500 | T3(TD) | 160 | 14 | T8(TH) |
| T4(TB) | 160 | 10/18 | T6(TF) | ||
| +CW | — | — | — | ||
| 2024 | 495 | T3(TD) | 160 | 18 | T6(TF) |
| T4(TB) | — | — | — | ||
| +CW | — | — | — | ||
| 2219 | 535 | T3(TD) | 190 | 12 | +CW T81(TH) |
| +CW | — | — | — | ||
| T31(TD) | 190 | 18 | +CW T81(TH) | ||
| T42(TB) | 190 | 36 | T62(TF) | ||
| 6061 | 530 | T4(TB) | 160 | 18 | T6(TF) |
| T42(TB) | 160 | 18 | T62(TF) | ||
| 6063 | 520 | T4(TB) | 175 | 8 | T6(TF) |
| T42(TB) | 175 | 8 | T62(TF) | ||
| 6151 | 515 | T4(TB) | 170 | 10 | T6(TF) |
| 6262 | 540 | T4(TB) | 170 | 8 | T6(TF) |
| T42(TB) | 170 | 8 | T62(TF) | ||
| Сплавы алюминий-цинк-магний-медь | |||||
| 7075 | 480 | W | 120 | 24 | T6(TF) |
| +SR W51 | 120 | 24 | T651 | ||
Примечание:
Cw — холодная обработка, SR — снято напряжение. Где возможно, ближайшие эквиваленты сплавам по британскому стандарту для степеней твердости даны в круглых скобках.
Термическая обработка алюминиевых сплавов по стандартам AA и BS является важным этапом в производстве компонентов, где требуется сочетание легкости и высокой прочности. Применение этих методов позволяет добиться улучшения таких свойств, как коррозионная стойкость, а также повысить долговечность и надежность изделий.
Соблюдение правильных процедур термической обработки гарантирует, что алюминиевые сплавы будут соответствовать высоким требованиям, предъявляемым к материалам в таких высокотехнологичных отраслях, как авиационная и автомобильная промышленность.
Регулярно публикую материалы о передовых методах обработки и сварки материалов, а также освещаю новинки в сфере производства,материаловедения, строительства и др.