Wärmebehandlung für Aluminiumgüsse

1. Einführung

Die Wärmebehandlung verändert Aluminiumgüsse aus AS -cast, Komponenten variabler Eigentum in genau entwickelte Teile, die den anspruchsvollen Anwendungsanforderungen entsprechen.

Durch sorgfältig steuern Temperatur, Zeiten einweichen, und Kühlraten, Gießerei und Metallurger können mechanische Eigenschaften anpassen,

wie Zugkraft, Härte, Duktilität, und Ermüdungsbeständigkeit, und verbessere gleichzeitig Verschleißeigenschaften, Verarbeitbarkeit, und dimensionale Stabilität.

Dieser Artikel befasst sich mit den Grundlagen, Prozesse, und Best Practices für Wärmebehandlung mit Aluminiumguss.

Wir wollen einen Profi zur Verfügung stellen, maßgeblich, und umfassender Leitfaden für Ingenieure, Metallurger, und hochwertige Fachleute, die Aluminiumgusskomponenten für Leistung und Kosten optimieren möchten.

2. Warum Wärme -Aluminium -Gussteile behandeln?

Der Zweck der Wärmebehandlung ist zu:

• Erhöhte Zugfestigkeit und Härte
• Verbesserte Duktilität und Ermüdungsbeständigkeit
• Verbesserte Bearbeitbarkeit und Verschleißfestigkeit
• Dimensionale Stabilität und Reststrahlungserleichterung
• Maßgeschneiderte Eigenschaften für Servicebedingungen
• Konsistenz und Qualitätssicherung

3. Gemeinsame Aluminiumgusslegierungen

Aluminiumgusslegierungen werden typischerweise in zwei Hauptkategorien unterteilt:

• Sandguss / Permanente Form (Schwerkraft) Legierungen
• Sterben Legierungen (Druckgegossen)

Sie werden von a bezeichnet vierstellige Zahl (Z.B., A356, A319, A380) und fallen in beide die 2xx, 3xx, 4xx, oder 7xx Serie abhängig von den primären Legierungselementen.

Tisch: Überblick über gemeinsame Aluminiumgusslegierungen

4. Welche Arten von Wärmebehandlung stehen für Aluminiumguss zur Verfügung?

Der Wärmebehandlungsprozess für Aluminiumguss variiert je nach Legierungszusammensetzung, Casting -Typ, und gewünschte mechanische Eigenschaften.

Spezialisierte Öfen und sorgfältig kontrollierte Quenching -Methoden werden angewendet, um eine dimensionale Stabilität zu gewährleisten und Risse während der Behandlung zu verhindern. Im Folgenden finden Sie häufige Wärmebehandlungstypen, die auf Aluminiumguss angewendet werden:

Tf (Vollständig hitzebehandelt)

Der Zweck der TF -Behandlung besteht darin, die Härte und Stärke von Aluminiumguss signifikant zu erhöhen.

Der Prozess beinhaltet das Erhitzen des Gießens auf etwa 515–535 ° C für 4 Zu 12 Stunden, um Legierungselemente in eine feste Lösung aufzulösen.

Es wird dann schnell in warmem Wasser gelöscht, um Risse zu verhindern, gefolgt von Alterung bei 150–160 ° C für 4 Zu 16 Std..

Diese Behandlung verdoppelt fast die Härte des ursprünglichen Castings. TF wird üblicherweise verwendet, wenn hohe Festigkeit und Haltbarkeit erforderlich sind, wie in strukturellen Komponenten.

Sein Vorteil liegt in der erheblichen Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bei der Aufrechterhaltung der Gussintegrität.

TB -Zustand (T4)

Diese Wärmebehandlung zielt darauf ab, die Duktilität und die mäßige Stärke zu verbessern.

Die Gussteile sind direkt unter ihrem Schmelzpunkt erhitzt, bis Legierungselemente in eine feste Lösung eintreten, dann in Wasser abgestürzt, kochendes Wasser, oder Polymerlösung.

Das Quenching -Medium wird ausgewählt, um mechanische Eigenschaften auszugleichen, Verzerrung verringern, und minimieren Sie den inneren Stress.

TB ist für Teile geeignet, die eine gute Formbarkeit und Schweißbarkeit erfordern.

Der Vorteil ist die Erhaltung von Duktilität und angemessener Stärke, Dies erleichtert weitere Herstellungsprozesse.

TB7 (Lösung behandelt und stabilisiert)

Entwickelt, um Gussteile mit verbesserter Formbarkeit herzustellen, Diese Behandlung ähnelt TF, aber mit einer Alterung bei einer höheren Temperatur von 240–270 ° C für 2 Zu 4 Std..

Dies führt zu leicht weicheren Gussteilen im Vergleich zu TF, Erleichtern Sie sie einfacher zu arbeiten in Anwendungen, bei denen eine gewisse Flexibilität erforderlich ist.

Es wird in Komponenten verwendet, die eine bessere thermische Stabilität und Zähigkeit erfordern.

Der (Altersverhärtung)

TE -Wärmebehandlung beschleunigt den natürlichen Alterungsprozess durch Erhitzen von Gussteilen auf 150–170 ° C für 4 Zu 12 Stunden ohne Löschen.

Dies ist besonders nützlich für komplizierte oder fein vorgestellte Gussteile, die durch schnelle Kühlung beschädigt werden könnten.

Der Prozess verbessert die Härte und Stabilität, ohne Verzerrung zu riskieren. TE wird für empfindliche Teile bevorzugt, in denen die Formretention kritisch ist.

T5 (Niederschlagsalterung)

Dieser künstliche Alterungsprozess stabilisiert Gussteile, indem sie sie bei relativ niedrigen Temperaturen erhitzt (150–200 ° C.) für 2 Zu 24 Std..

T5 verbessert die Bearbeitbarkeit und die dimensionale Stabilität und wird typischerweise auf die Gussteile angewendet, in denen kontrollierte Härte und Oberflächenfinish wichtig sind.

Der Vorteil besteht.

T6 Temperament

Die T6 -Behandlung wird verwendet, um hohe Festigkeit und Härte zu erreichen.

Das Guss wird für ungefähr 538 ° C für etwa 538 ° C behandelt 12 Std., schnell in Wasser oder Glykol bei 66–100 ° C in Wasser oder Glykol gelöscht, dann künstlich bei 154 ° C gealtert für 3 Zu 5 Std..

Oft, Ein Glättungsschritt folgt Quenching, um eine dimensionale Genauigkeit zu gewährleisten.

T6 wird in der Luft- und Raumfahrt häufig angewendet, Automobil, und Verteidigungsindustrie für strukturelle Teile, die eine ausgezeichnete mechanische Leistung benötigen.

Der Hauptvorteil besteht darin, die Festigkeit zu maximieren und gleichzeitig die Verformung unter Last zu minimieren.

Tf7 (T7 oder T71 - Lösung behandelt und stabilisiert)

Diese Behandlung verbessert die mechanische Hochtemperaturstabilität durch Lösungsbehandlung von Gussteilen und Stabilisierung bei 200–250 ° C..

Während es etwas niedrigere Zug- und Ertragsfestigkeit bietet als T6, TF7 verbessert den thermischen Widerstand und die dimensionale Stabilität.

Es ist ideal für Komponenten, die erhöhten Temperaturen oder langfristigen Stress ausgesetzt sind.

Stressabbau und Glühen (Ts Zustand)

Wärmebehandlung von Stressabbau, durchgeführt bei 200–250 ° C., reduziert Restspannungen, die zu Verzerrungen oder Knacken führen können.

Glühen, bei 300–400 ° C erledigt, Säure Gastungen für die leichtere Bearbeitung oder Formung.

Diese Behandlungen werden typischerweise für dicke oder komplexe Gussteile verwendet, die weitere mechanische Operationen erfordern. Ihr Vorteil ist eine verbesserte dimensionale Stabilität und verbesserte Verarbeitbarkeit.

Polymerlöschung

Anstelle von Wasser, Polymerlösungen werden verwendet, um Gussteile langsamer zu löschen.

Dies reduziert innere Belastungen und Verzerrungen, Machen Sie es für komplexe oder dünnwandige Gussteile geeignet, die weniger Härte, aber hohe dimensionale Genauigkeit erfordern.

Das Polymerlöschen bietet eine sanftere Kühlmethode zum Schutz empfindlicher Geometrien.

Häufige Wärmebehandlungstypen für Aluminiumguss -Tisch

5. Legierungsspezifische Wärmebehandlung Rezepte

A356/356.0: Standard -T6 -Prozess

• Lösung: 540–560 ° C., 6 H (25 mm Abschnitt).
• Löschen: Wasser (~ 20 ° C.) mit milder Aufregung.
• Altern (T6): 160–165 ° C., 6 H; Luftkühle zu Umgebung.
• Optional T7: 180 ° C, 10 H; Luftkühle.

A380/A383: T4- und T5 -Anwendungen

• T4 (Natürlicher Alterung): Löschen Sie von 505–525 ° C.; Halten Sie 18–24 h; Begrenzte Stärke (~ UTS 200 MPA) mit guter Duktilität (4–6%).
• T5: Direkte künstliche Alterung bei 160 ° C für 4–6 h; Ergebnisse ~ UTS 210–230 MPa, Dehnung 3–4%.

319/319.0: SHT und Alterung für HPDC

• Sht: 505–525 ° C für 4–6 h (10–20 mm Abschnitte).
• Löschen: Polymer (10% Pag) Verzerrung reduzieren.
• Alter (T6): 160–170 ° C für 8–10 h; ergibt UTS ~ 260 MPa, Dehnung ~ 4–5%.

A413: Hochfeste Gussteile

• Sht: 540–560 ° C für 8–10 h (Dicke Abschnitte 50–100 mm).
• Löschen: Wasser + Korrosionsinhibitor; zielen nach 400 ° C/s Kühlung.
• Alter (T6): 160–170 ° C., 10 H; UTS ~ 270–310 MPA, Dehnung ~ 3–4%.
• Überschuss (T7): 180–200 ° C., 10–12 h; UTS ~ 260–290 MPA, Dehnung ~ 5–6%.

6061 (Gussvarianten) und Speziallegierungen

• 6061- cast sht: 530–550 ° C für 4–6 h (12–25 mm Abschnitte).
• Löschen: Wasser oder Polymer (Beide für mäßige Verzerrungen akzeptabel).
• Alter (T6): 160 ° C, 8 H; ergibt ~ UTS 240–270 MPa, Dehnung ~ 8–10%.
• 6063-Gießen: Ähnlich ist, T5 ausreicht oft für UTS 165–200 MPa, aber T6 ergibt UTS ~ 210 MPa.

6. Mechanische Eigenschaftskorrelationen

Zugfestigkeit, Ertragsfestigkeit, und Dehnung nach der Behandlung

• A356 T6: UTS 240–280 MPa; YS 200–240 MPa; Dehnung 6–8%.
• A380 T5: UTS 210–230 MPA; YS 160–180 MPa; Dehnung 3–4%.
• 319 T6: UTS 260–280 MPa; YS 210–230 MPA; Dehnung 4–5%.
• A413 T6: UTS 270–310 MPA; YS 220–260 MPa; Dehnung 3–4%.

Die Härte ändert sich durch Wärmebehandlungsphasen

• A356: As -cast ~ 70 Hb; nach sht ~ 60 Hb; T6 ~ 80-85 HB; T7 ~ 75–80 Hb.
• 319: AS -cast ~ 75 Hb; T5 ~ 85 Hb; T6 ~ 90-95 HB.
• A413: As -cast ~ 80 Hb; T6 ~ 95-105 HB; T7 ~ 90–100 Hb.

Ermüdungsleistung und Risswachstumsraten

• A356 T6: Ausdauerlimit ~ 70 MPa; T0 ~ 50 MPa.
• 319 T6: ~ 75 MPa; Bessere Hochzeits -Ermüdungsresistenz aufgrund von feineren Cu -reichen Niederschlägen.
• Reststresswirkung: Der richtige Stressabbau kann die Ermüdungslebensdauer um 20–30% steigern.

Kriechwiderstand in Hochtemperaturgussanwendungen

• Übergezogener A356 T7: Unterhält ~ 85% der Raum -Temperaturstärke bei 150 ° C; akzeptabel für Motorhalterungen.
• A413: T7 behält ~ 80% bei 200 ° C; Empfohlen für Übertragungsgehäuse unter anhaltenden Lasten.

7. Anwendungen von Aluminiumguss

Automobilindustrie

• Motorblöcke (A356 T6): Demonstriert 20% Gewichtsreduzierung vs. Gusseisen; Wärmebehandlung ergibt UTS ~ 260 MPa, Ermöglichung höherer Zylinderdrücke.
• Zylinderköpfe (319 T6): Die T6 -Behandlung beseitigt porositätsbezogene Müdigkeitsfehler; Wiederholte Läufe über die Linien ergeben eine konsistente Leistung mit <1% Schrott aufgrund von Löschen knacken.

Luft- und Raumfahrtkomponenten

• Turbinen -Vorräte (6061 T6): Durch strenge SHT und Alterung, Ermüdungslebensdauer erreichen >10⁷ Zyklen unter 200 MPA -Stress; CMM nach der Behandlung bestätigt Run -out <0.01 mm.
• Fahrradblöcke (A356 T7): Für Stabilität überlagert, zurückbehalten 75% von Stärke bei 120 ° C; KEINE IN -SERVICE, die übertroffen werden 15,000 Zyklen in der Bewertung.

Industriemaschinerie

• Gehäuse pumpen (A413 T6): T6 sorgt für UTS >280 MPA, Verringerung der Wanddicke durch 20% vs. AS -cast -Designs; Schmierungspassagen bleiben innerhalb von ± 0,05 mm nach dem Quench.
• Ventilkörper (A380 T5): Uts ~ 220 MPa erreichen, Dehnung ~ 4%; Stressabbau bei 300 ° C eliminiert 80% von AS -cast -Verzerrung, Verringerung der Bearbeitungszeit durch 30%.

Unterhaltungselektronik und Kühlkörper

• Kühlkörper (6061 T6): Ertrag uts ~ 250 MPa und thermische Leitfähigkeit ~ 180 W/m · k; Extrudiert und dann mit Wärme behandelt, um eine optimale Leistung in Hochleistungs -LED -Modulen zu erzielen.
• Laptop -Chassis (A356 T6): T6 sorgt für die strukturelle Steifheit unter mechanischen Belastungen; minimale Verzerrungen (<0.2 mm hinweg 200 mm span) Konservieren Sie die Panelanpassung und das Finish.

8. Abschluss

Wärmebehandlung von Aluminium Castings ist kein „Ein -Größe -Fits -All“ -Orsatz.

Durch Verständnis der metallurgischen Grundlagen - lolutionieren, Quenching, und Alterung - Metallurger können Zyklen entwerfen, die Eigenschaften für bestimmte Legierungen optimieren (6061, 7075, 356, usw.) und Teilgeometrien.

Durch sorgfältige Kontrolle der Ofentemperaturen, Medien löschen, und alternde Profile, Gastungen verwandeln sich in Hochleistungskomponenten, die für Luft- und Raumfahrtpars geeignet sind, Meereshardware, Kfz -Baugruppen, und Präzisions -elektronische Gehäuse.

Letztlich, Eine erfolgreiche Wärmebehandlung hängt von:

• Legierungsauswahl und Chemie
• Präzise Prozesskontrolle (Temperatur, Zeit, Quench Rate)
• Nachbehandlungsprüfung (Ndt, mechanische Tests, Dimensionalprüfungen)
• Anwendungsgetriebene Temperaturauswahl (T6 für Stärke, T7 für Stabilität, Ts für Stressabbau)

Durch Einhaltung dieser Prinzipien und Nutzung fortschrittlicher Ofentechnologie und Metrologien, Hersteller sorgen dafür, Haltbarkeit, und Zuverlässigkeitsstandards moderner Industrien.