Види термічної обробки сплавів

Термічна обробка алюмінієвих сплавів являє собою технологічну процедуру, яка дозволяє модифікувати кристалічну решітку та внутрішню структуру алюмінію та його сплавів.

Вплив різних температурних режимів суттєво позначається на фізичних і хімічних властивостях матеріалів та дозволяє отримувати вироби або напівфабрикати з потрібними характеристиками. При цьому вид застосовуваної термообробки залежить від складу сплаву, призначення виробу або подальшої його обробки, а також способу виготовлення самої заготовки.

Механізм впливу термообробки та її види

Принцип термічної обробки алюмінієвих сплавів полягає у впливі на мікроструктуру сплаву за допомогою одного з двох основних механізмів або їх поєднання. Зміцнення структури сплаву досягається або шляхом легування твердого розчину алюмінію різними компонентами, або зміцненням структури за рахунок виділення вторинних фаз.

У першому випадку елементи, розчинені в сплаві, при достатньо швидкому охолодженні виробу залишаються в кристалічній решітці алюмінію, пружно деформуючи її та перешкоджаючи пластичній деформації виробу. Завдяки такій викривленій кристалічній решітці підвищується механічна міцність сплаву, оскільки вона ускладнює зміщення шарів решітки відносно один одного.

У другому випадку контрольована зміна температури призводить до утворення мікроскопічних зерен легувальних домішок між зернами алюмінієвої основи. Цей процес є природним і відбувається тривалий час, проте термічна обробка дозволяє суттєво прискорити його шляхом штучного старіння.

Як правило, для досягнення заданих характеристик виробу ці види обробки комбінуються. Підходи до термічної обробки деформівних і ливарних алюмінієвих сплавів відрізняються: у першому випадку сплави обробляють за різними схемами за потреби та залежно від подальшого призначення і застосування виробу. Для ливарних сплавів термообробка використовується майже завжди.

Стандартизація процесів термообробки

Термообробка алюмінієвих сплавів за ГОСТ регламентує основні вимоги до технологічних процесів і параметрів обробки. Стандартизація дозволяє забезпечити стабільну якість продукції та відтворюваність результатів термічної обробки в різних виробничих умовах.

Призначення термообробки за видами

Кожен спосіб термічної обробки алюмінієвих сплавів може застосовуватися окремо або в комплексі з іншими видами. Усі види термообробки або їх поєднання мають умовні позначення, що дозволяє стандартизувати виробничі процеси та виробити єдині підходи до обробки сплавів. Нижче наведено короткий опис призначення тієї чи іншої термообробки сплавів:

• Т1 — штучне старіння у чистому вигляді — дозволяє підвищити механічну міцність напівфабрикатів і виробів, особливо якщо в подальшому планується їх механічна обробка. При цьому такий вид обробки негативно впливає на корозійну та механічну стійкість дюралюмінію, тому щодо нього застосовується рідко.
• Т2 — відпал — дозволяє зняти ливарні та термічні напруження в матеріалі, підвищує його пластичність і застосовується у випадках, коли заготовка буде піддаватися обробці тиском у холодному стані.
• Т3 — гартування — використовується для підвищення міцнісних властивостей сплавів.
• Т4 — гартування в поєднанні з природним старінням — застосовується з тими ж цілями.
• Т5 — гартування в поєднанні з короткочасним старінням — суттєво підвищує пластичність сплаву при одночасному збереженні його високих міцнісних характеристик.
• Т6 — поєднання гартування та повного штучного старіння — дозволяє отримати максимальні міцнісні характеристики виробів.
• Т7 — гартування в поєднанні зі стабілізуючим відпуском — дозволяє отримати стабільну структуру сплаву з достатньою міцністю.
• Т8 — гартування зі знеміцнюючим відпуском — застосовується для підвищення пластичності матеріалу, при цьому його міцність знижується.
• Т9 — циклічна обробка, яка за рахунок повторення процедур нагрівання сплаву до високих температур і його охолодження дозволяє стабілізувати геометрію заготовки.

Сучасні методи термообробки

Кріогенна обробка (тривале витримування сплаву при температурах нижче мінус 180 градусів за Цельсієм) лише нещодавно почала відноситися до термообробки алюмінієвих сплавів за ГОСТ. Вона дозволяє досягти винятково високих міцнісних та зносостійких характеристик сплаву, що особливо важливо для виробництва високотехнологічних виробів в авіаційній та космічній промисловості.