1. Giới thiệu
Xử lý nhiệt biến đổi đúc nhôm từ AS, Biến các thành phần đặc quyền thành các bộ phận được thiết kế chính xác đáp ứng các yêu cầu ứng dụng yêu cầu.
Bằng cách kiểm soát nhiệt độ cẩn thận, Ngâm lần, và tỷ lệ làm mát, xưởng đúc và thợ kim loại có thể điều chỉnh các đặc tính cơ học,
chẳng hạn như độ bền kéo, độ cứng, độ dẻo, và sức đề kháng mệt mỏi, Trong khi cũng cải thiện đặc điểm hao mòn, khả năng gia công, và sự ổn định kích thước.
Bài viết này đi sâu vào các nguyên tắc cơ bản, quá trình, và thực hành tốt nhất về vật đúc nhôm xử lý nhiệt.
Chúng tôi mong muốn cung cấp một chuyên gia, có thẩm quyền, và hướng dẫn toàn diện cho các kỹ sư, Hạt luyện kim, và các chuyên gia chất lượng đang tìm cách tối ưu hóa các thành phần đúc nhôm cho hiệu suất và chi phí.
2. Tại sao nhiệt xử lý bằng nhôm?
Mục đích của việc xử lý nhiệt là:
- Tăng cường độ kéo và độ cứng
- Cải thiện độ dẻo và khả năng chống mỏi
- Tăng cường khả năng gia công và khả năng chống mài mòn
- Sự ổn định kích thước và cứu trợ còn lại
- Thuộc tính phù hợp cho các điều kiện dịch vụ
- Tính nhất quán và đảm bảo chất lượng
3. Hợp kim đúc nhôm phổ biến
Hợp kim đúc nhôm thường được chia thành hai loại chính:
Chúng được chỉ định bởi một số bốn chữ số (VÍ DỤ., A356, A319, A380) và rơi vào một trong hai 2xx, 3xx, 4xx, hoặc 7xx Sê -ri tùy thuộc vào các yếu tố hợp kim chính.
Bàn: Tổng quan về hợp kim đúc nhôm thông thường
| Hợp kim | Các yếu tố hợp kim chính | Quá trình đúc | Thuộc tính chính | Các ứng dụng điển hình |
|---|---|---|---|---|
| A356 | Silicon, Magiê | Cát / Khuôn vĩnh viễn | Sức mạnh cao, Kháng ăn mòn tốt, hàn | Hàng không vũ trụ, Bánh xe ô tô, Các bộ phận biển |
| A319 | Silicon, đồng | Cát / Khuôn vĩnh viễn | Khả năng gia công tốt, sức mạnh vừa phải, khả năng đúc tốt | Khối động cơ, chảo dầu, trường hợp truyền |
| A206 | đồng | Khuôn vĩnh viễn | Sức mạnh rất cao, Độ dẻo thấp, nhiệt có thể xử lý được | Phụ kiện máy bay, các bộ phận cấu trúc |
| A380 | Silicon, đồng, Sắt | Diễn viên chết áp suất cao | Khả năng đúc tuyệt vời, sức mạnh tốt, chi phí thấp | Vỏ, dấu ngoặc, Điện tử tiêu dùng |
| ADC12 | Silicon, đồng, Sắt | Diễn viên chết áp suất cao | Tính trôi chảy tốt, Đang đeo điện trở, sự ổn định kích thước | ô tô, Điện tử, thiết bị nhỏ |
| ALSI9CU3 | Silicon, đồng | Diễn viên chết áp suất cao | EU tương đương với A380; đa năng và thường được sử dụng | Vỏ hộp số ô tô, Động cơ bìa |
| 443.0 | Silicon, Magiê | Cát / Khuôn vĩnh viễn | Kháng ăn mòn cao, sức mạnh vừa phải | Ứng dụng biển, bơm, Van |
| 535.0 | Magiê | Cát / Khuôn vĩnh viễn | Kháng ăn mòn tuyệt vời, hàn | Phần cứng hàng hải, Thành phần kiến trúc |
4. Những loại xử lý nhiệt có sẵn cho đúc nhôm?
Quá trình xử lý nhiệt cho đúc nhôm khác nhau dựa trên thành phần hợp kim, Loại đúc, và tính chất cơ học mong muốn.
Lò nung chuyên dụng và các phương pháp làm nguội được kiểm soát cẩn thận được sử dụng để đảm bảo sự ổn định kích thước và ngăn chặn vết nứt trong quá trình điều trị. Dưới đây là các loại xử lý nhiệt phổ biến được áp dụng cho đúc nhôm:
TF (Treat được xử lý hoàn toàn)
Mục đích của điều trị TF là làm tăng đáng kể độ cứng và sức mạnh của đúc nhôm.
Quá trình này liên quan đến việc làm nóng đúc vào khoảng 515 nhiệt535 ° C cho 4 ĐẾN 12 giờ để hòa tan các yếu tố hợp kim thành một giải pháp rắn.
Sau đó, nó nhanh chóng được dập tắt trong nước ấm để ngăn chặn vết nứt, tiếp theo là lão hóa ở 150 nhiệt160 ° C cho 4 ĐẾN 16 giờ.
Điều trị này gần như tăng gấp đôi độ cứng của việc đúc ban đầu. TF thường được sử dụng khi cần có độ bền và độ bền cao, chẳng hạn như trong các thành phần cấu trúc.
Ưu điểm của nó nằm ở sự cải thiện đáng kể về tính chất cơ học trong khi duy trì tính toàn vẹn đúc.
Điều kiện bệnh lao (T4)
Điều trị nhiệt này nhằm mục đích cải thiện độ dẻo và sức mạnh vừa phải.
Đúc được làm nóng ngay dưới điểm nóng chảy của chúng cho đến khi các yếu tố hợp kim đi vào một giải pháp rắn, sau đó dập tắt trong nước, nước sôi, hoặc dung dịch polymer.
Phương tiện làm nguội được chọn để cân bằng các thuộc tính cơ học, Giảm biến dạng, và giảm thiểu căng thẳng nội bộ.
TB phù hợp cho các bộ phận yêu cầu khả năng định dạng tốt và khả năng hàn.
Ưu điểm là bảo tồn độ dẻo và sức mạnh hợp lý, mà tạo điều kiện cho các quy trình sản xuất hơn nữa.
TB7 (Giải pháp được xử lý và ổn định)
Được thiết kế để tạo ra các vật đúc với độ linh hoạt nâng cao, Phương pháp điều trị này tương tự như TF nhưng với sự lão hóa được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn 240 nhiệt270 ° C 2 ĐẾN 4 giờ.
Điều này dẫn đến các vật đúc mềm hơn một chút so với TF, làm cho chúng dễ dàng hơn để làm việc trong các ứng dụng khi cần một số tính linh hoạt.
Nó được sử dụng trong các thành phần đòi hỏi sự ổn định nhiệt và độ bền tốt hơn.
Các (Tuổi cứng)
Điều trị nhiệt TE tăng tốc quá trình lão hóa tự nhiên bằng cách làm nóng đúc lên 150 nhiệt170 ° C cho 4 ĐẾN 12 Giờ không có bất kỳ sự dập tắt nào.
Điều này đặc biệt hữu ích cho các vật đúc phức tạp hoặc nổi bật có thể bị hư hại do làm mát nhanh chóng.
Quá trình cải thiện độ cứng và độ ổn định mà không có rủi ro biến dạng. TE được ưu tiên cho các bộ phận tinh tế trong đó giữ hình dạng là quan trọng.
T5 (Lượng mưa lão hóa)
Quá trình lão hóa nhân tạo này ổn định các vật đúc bằng cách làm nóng chúng ở nhiệt độ tương đối thấp (150Mùi200 ° C.) vì 2 ĐẾN 24 giờ.
T5 cải thiện khả năng gia công và ổn định kích thước và thường được áp dụng cho các vật đúc trong đó độ cứng và bề mặt được kiểm soát là quan trọng.
Ưu điểm là cải thiện tính chất cơ học với tác động nhiệt tối thiểu đến việc đúc.
T6 Temper
Điều trị T6 được sử dụng để đạt được sức mạnh và độ cứng cao.
Việc đúc là dung dịch được xử lý ở khoảng 538 ° C cho khoảng 12 giờ, nhanh chóng được dập tắt trong nước hoặc glycol ở 66 nhiệt100 ° C, sau đó nhân tạo ở tuổi 154 ° C cho 3 ĐẾN 5 giờ.
Thường, Một bước thẳng theo sau dập tắt để đảm bảo độ chính xác về chiều.
T6 được áp dụng rộng rãi trong không gian vũ trụ, Ô tô, và các ngành công nghiệp quốc phòng cho các bộ phận cấu trúc cần hiệu suất cơ học tuyệt vời.
Ưu điểm chính của nó là tối đa hóa sức mạnh trong khi giảm thiểu biến dạng dưới tải.
TF7 (T7 hoặc T71 - Giải pháp được xử lý và ổn định)
Điều trị này giúp tăng cường độ ổn định cơ học ở nhiệt độ cao bằng cách xử lý giải pháp và ổn định chúng ở 200 nhiệt250 ° C.
Trong khi nó cung cấp độ bền kéo và năng suất thấp hơn một chút so với T6, TF7 cải thiện điện trở nhiệt và độ ổn định kích thước.
Nó rất lý tưởng cho các thành phần tiếp xúc với nhiệt độ cao hoặc căng thẳng lâu dài.
Cứu trợ căng thẳng và ủ (Điều kiện TS)
Điều trị nhiệt giảm căng thẳng, được thực hiện ở 200 nhiệt250 ° C., làm giảm căng thẳng dư có thể gây cong vênh hoặc nứt.
Ủ, thực hiện ở 300 nhiệt400 ° C., làm mềm việc đúc để gia công hoặc hình thành dễ dàng hơn.
Các phương pháp điều trị này thường được sử dụng cho các vật đúc dày hoặc phức tạp đòi hỏi các hoạt động cơ học hơn nữa. Ưu điểm của họ là cải thiện độ ổn định kích thước và khả năng làm việc nâng cao.
Dập tắt polymer
Thay vì nước, Các giải pháp polymer được sử dụng để dập tắt các vật đúc với tốc độ chậm hơn.
Điều này làm giảm căng thẳng bên trong và biến dạng, Làm cho nó phù hợp với các vật đúc phức tạp hoặc có thành mỏng đòi hỏi độ cứng ít hơn nhưng độ chính xác cao.
Dạy polymer cung cấp một phương pháp làm mát nhẹ nhàng hơn để bảo vệ hình học tinh tế.
Các loại xử lý nhiệt phổ biến cho bảng đúc nhôm
| Điều trị nhiệt | Mục đích | Quá trình | Ứng dụng | Thuận lợi |
|---|---|---|---|---|
| T6 (Giải pháp + Lão hóa nhân tạo) | Tối đa hóa sức mạnh và độ cứng | Giải pháp xử lý nhiệt (~ 530 ° C.) → làm nguội nhanh → lão hóa nhân tạo ở 150 nhiệt180 ° C | Các bộ phận ô tô, Cấu trúc hàng không vũ trụ, Đúc công nghiệp có độ bền cao | Tính chất cơ học tuyệt vời, sức mạnh cao, Kháng ăn mòn tốt |
| T5 (Lão hóa trực tiếp) | Làm cứng nhanh với chi phí thấp | Đúc và sau đó nhân tạo ở tuổi 160 | Đóng nhúng chết (VÍ DỤ., A380, ADC12) | Tiết kiệm, Quá trình đơn giản, Cải thiện độ cứng bề mặt |
T4 (Lão hóa tự nhiên) |
Duy trì độ dẻo và sức mạnh vừa phải | Dung dịch xử lý nhiệt → làm nguội → lão hóa tự nhiên ở nhiệt độ phòng cho 96+ giờ | Các bộ phận hàn hoặc hình thành | Độ dẻo tốt, thích hợp để hình thành và hàn |
| T7 (Thừa thãi) | Tăng cường độ ổn định nhiệt và chiều | Xử lý giải pháp → lão hóa ở 190 nhiệt220 ° C trong thời gian dài | Các bộ phận hàng không vũ trụ nhiệt độ cao, Các thành phần chính xác | Cải thiện khả năng chống leo, sự ổn định kích thước |
O ôn hòa (Ủ) |
Làm giảm căng thẳng, Chất liệu làm mềm | Nhiệt đến 300 nhiệt400 ° C → giữ trong vài giờ → làm mát chậm | Đúc thành dày, Các thành phần sửa chữa mối hàn, các bộ phận cho gia công | Tăng cường khả năng máy móc, cấu trúc mềm, cải thiện độ dẻo dai |
| Đồng nhất hóa | Giảm sự phân biệt, Cải thiện cấu trúc vi mô | Ngâm lâu ở ~ 500 ° C trong 12 giờ24 giờ → làm mát có kiểm soát | Thôi đúc lớn, phôi cho gia công | Cải thiện tính nhất quán, tính chất cơ học tốt hơn |
| Giảm căng thẳng | Giảm căng thẳng nội bộ và đường cong vênh | Nhiệt đến 250 nhiệt300 ° C → giữ trong vài giờ → làm mát không khí | Các bộ phận chính xác, các thành phần sau khi gia công hoặc hàn | Cải thiện sự ổn định kích thước, Giảm nguy cơ nứt |
5. Công thức xử lý nhiệt đặc hiệu hợp kim
A356/356.0: Quá trình T6 tiêu chuẩn
- Giải pháp: 540Mạnh560 ° C., 6 h (25 phần mm).
- Làm dịu: Nước (~ 20 ° C.) với sự kích động nhẹ.
- Lão hóa (T6): 160Mạnh165 ° C., 6 h; Không khí mát đến xung quanh.
- T7 tùy chọn: 180 ° C., 10 h; Không khí mát mẻ.
A380/A383: Các ứng dụng T4 và T5
- T4 (Lão hóa tự nhiên): Làm nguội từ 505 bóng525 ° C; giữ 18 trận24 h; Sức mạnh hạn chế (~ Uts 200 MPA) với độ dẻo tốt (4–6%).
- T5: Lão hóa nhân tạo trực tiếp tại 160 ° C trong 4 trận6 h; Kết quả ~ UTS 210, kéo dài 3 trận4%.
319/319.0: Sht và lão hóa cho HPDC
- Sht: 505–525 ° C trong 4 trận6 h (10Phần 20 mm).
- Làm dịu: Polymer (10% PAG) để giảm biến dạng.
- Tuổi (T6): 160–170 ° C trong 8 trận10 h; mang lại UTS ~ 260 MPa, kéo dài ~ 4 …5%.
A413: Đúc sức mạnh cao
- Sht: 540–5560 ° C trong 8 trận10 h (Phần dày 50 trận100 mm).
- Làm dịu: Nước + Chất ức chế ăn mòn; Mục đích cho 400 ° c/s làm mát.
- Tuổi (T6): 160Mạnh170 ° C., 10 h; UTS ~ 270 Mạnh310 MPa, kéo dài ~ 3 …4%.
- Quá cố (T7): 180Mùi200 ° C., 10Mạnh12 h; UTS ~ 260 Mạnh290 MPa, kéo dài ~ 5 trận6%.
6061 (Biến thể đúc) và hợp kim đặc sản
- 6061‐Cast Sht: 530–550 ° C trong 4 trận6 h (12Phần25 mm).
- Làm dịu: Nước hoặc polymer (cả hai đều được chấp nhận cho sự biến dạng vừa phải).
- Tuổi (T6): 160 ° C., 8 h; Năng suất ~ UTS 240, kéo dài ~ 8 trận10%.
- 6063-Dàn diễn viên: Tương tự là, T5 thường đủ cho UTS 165.
6. Tương quan tài sản cơ học
Độ bền kéo, Sức mạnh năng suất, và kéo dài sau - điều trị
- A356 T6: UTS 240 Mạnh280 MPa; YS 200 trận240 MPa; Kéo dài 6 trận8%.
- A380 T5: UTS 210 Mạnh230 MPa; YS 160 Từ180 MPa; Kéo dài 3 trận4%.
- 319 T6: UTS 260 Mạnh280 MPa; YS 210 Mạnh230 MPa; Kéo dài 4 …5%.
- A413 T6: UTS 270 Mạnh310 MPa; YS 220 bóng260 MPa; Kéo dài 3 trận4%.
Thay đổi độ cứng thông qua các giai đoạn xử lý nhiệt
- A356: Như - thông thường ~ 70 HB; Sau Sht ~ 60 HB; T6 ~ 80-85 HB; T7 ~ 75 bóng80 Hb.
- 319: Như - thông thường ~ 75 Hb; T5 ~ 85 Hb; T6 ~ 90-95 HB.
- A413: Như chi tiết ~ 80 Hb; T6 ~ 95-105 HB; T7 ~ 90 bóng100 Hb.
Hiệu suất mệt mỏi và tốc độ tăng trưởng vết nứt
- A356 T6: Giới hạn độ bền ~ 70 MPa; T0 ~ 50 MPa.
- 319 T6: ~ 75 MPa; Khả năng chống mệt mỏi cao tốt hơn do kết tủa giàu Cu hơn.
- Tác động căng thẳng dư: Cứu trợ căng thẳng thích hợp có thể tăng cuộc sống mệt mỏi lên 20 0%.
Khả năng chống creep trong các ứng dụng đúc nhiệt độ cao
- A356 T7 quá mức: Duy trì ~ 85% sức mạnh nhiệt độ phòng tại 150 ° C.; chấp nhận được cho dấu ngoặc động cơ.
- A413: T7 giữ lại ~ 80% tại 200 ° C.; được đề xuất cho vỏ truyền tải dưới tải trọng bền vững.
7. Ứng dụng đúc nhôm
Công nghiệp ô tô
- Khối động cơ (A356 T6): Đã thể hiện 20% giảm cân so với. gang; xử lý nhiệt mang lại UTS ~ 260 MPa, cho phép áp suất xi lanh cao hơn.
- Đầu xi lanh (319 T6): Điều trị T6 giúp loại bỏ sự thất bại mệt mỏi liên quan đến độ xốp; Lặp đi lặp lại các lần chạy trên dòng hiệu suất phù hợp với <1% phế liệu do vết nứt dập tắt.
Các thành phần hàng không vũ trụ
- Tuabin Impeller (6061 T6): Thông qua sht nghiêm ngặt và lão hóa, đạt được cuộc sống mệt mỏi >10Chu kỳ theo 200 Căng thẳng MPA; CMM Post -Tratment xác nhận chạy ra <0.01 mm.
- Khối thiết bị hạ cánh (A356 T7): Vượt quá sự ổn định, giữ lại 75% của sức mạnh tại 120 ° C.; Không có dịch vụ bẻ khóa 15,000 Chu kỳ đánh giá.
Máy móc công nghiệp
- Vỏ bơm (A413 T6): T6 đảm bảo UTS >280 MPA, giảm độ dày thành 20% vs. như - thiết kế thông hơi; Các đoạn bôi trơn vẫn còn trong phạm vi ± 0,05 mm sau khi làm nguội.
- Thân van (A380 T5): Đạt được UTS ~ 220 MPa, kéo dài ~ 4%; Cứu trợ căng thẳng tại 300 ° C loại bỏ 80% của méo méo, giảm thời gian gia công bằng cách 30%.
Điện tử tiêu dùng và tản nhiệt
- Tản nhiệt (6061 T6): Năng suất UTS ~ 250 MPa và độ dẫn nhiệt ~ 180 W/m · K; Được ép đùn và sau đó được xử lý nhiệt để có hiệu suất tối ưu trong các mô -đun LED công suất cao.
- Máy tính xách tay (A356 T6): T6 đảm bảo độ cứng cấu trúc dưới tải trọng cơ học; Warpage tối thiểu (<0.2 mm qua 200 mm nhịp) Bảo tồn bảng điều khiển phù hợp và kết thúc.
8. Phần kết luận
Điều trị nhiệt nhôm Đóng vai không phải là một mệnh đề của một - kích thước - tất cả các mệnh đề.
Bằng cách hiểu các nguyên tắc cơ bản luyện kim, làm dịu đi, và các thợ rèn lão hóa có thể thiết kế các chu kỳ tối ưu hóa các thuộc tính cho các hợp kim cụ thể (6061, 7075, 356, vân vân.) và một phần hình học.
Thông qua kiểm soát cẩn thận nhiệt độ lò, Phương tiện truyền thông, và hồ sơ lão hóa, Đoạn đúc biến thành các thành phần hiệu suất cao phù hợp cho các spars hàng không vũ trụ, Phần cứng hàng hải, Lắp ráp ô tô, và vỏ điện tử chính xác.
Cuối cùng, xử lý nhiệt thành công phụ thuộc vào:
- Lựa chọn hợp kim và hóa học
- Kiểm soát quá trình chính xác (nhiệt độ, thời gian, Tỷ lệ dập tắt)
- Kiểm tra sau điều trị (Ndt, Thử nghiệm cơ học, Kiểm tra kích thước)
- Ứng dụng - Lựa chọn tính khí (T6 cho sức mạnh, T7 cho sự ổn định, TS để giảm căng thẳng)
Bằng cách tuân thủ các nguyên tắc này và tận dụng công nghệ và đo lường lò nâng cao, Người chế tạo đảm bảo rằng đúc nhôm không chỉ gặp mà còn vượt quá cơ học, độ bền, và tiêu chuẩn độ tin cậy của các ngành công nghiệp hiện đại.
