Технология термической обработки прессованных изделий

При прессовании в сплавах протекают процессы распада, которые возрастают с увеличением физической степени дефор­мации. В ряде случаев это приводит к тому, что сразу после прессования средние слои рекристаллизованы, а периферийные претерпевают лишь полигонизацию из-за тормозящего влияния частиц дисперсных фаз на рекристаллизацию. Последующий нагрев под закалку приводит к рекристаллизации периферийных слоев, в которых из-за малого числа центров образуется крупнокристаллический ободок с пониженными механическими свойствами.

Прессование при высоких температурах с низкими скоро­стями приводит к образованию полигонизованной структуры, обладающей высокой термической стабильностью при термооб­работке. Деформирование при низких температурах или с вы­сокими скоростями способствует получению полуфабрикатов с рекристаллизованной или смешанной структурой после тер­мической обработки.

Прутки и профили из сплавов алюминия, не упрочняемых термической обработкой, поставляют в горячепрессованном или отожженном состоянии. Отжиг применяют в том случае, если пластичность горячепрессованных полуфабрикатов не удовлет­воряет требованиям заказчика, и проводят по тем же режимам, которые были описаны выше для листов.

Прессованные полуфабрикаты из сплавов, упрочняемых термической обработкой, поставляют после закалки и естественного или искусственного старения, режимы которых указаны в табл. 2 и 3. Между операциями закалки и старения обычно проводят правку с остаточной деформацией 1—4%.

На механические свойства и коррозионную стойкость большое влияние оказывает время переноса прессованных полуфабрикатов из печи в закалочный бак.

Для подавления склонности к межкристаллитной коррозии необходимо обеспечить свободное омывание каждого изделия водой при погружении в закалочный бак. Время переноса не должно превышать 25—30 с, а для некоторых сплавов 15 с. ( Температуру воды в баке следует поддерживать ниже 30 °С.

Рассмотренные условия закалки лучше всего обеспечивают вертикальные закалочные агрегаты, в которых закалочный бак расположен непосредственно под нагревательной печью.

Технология термической обработки труб

Трубы изготовляют из алюминиевых сплавов, упрочняемых и не упрочняемых термообработкой. Сортамент труб, выпускае­мых промышленностью, насчитывает более 1200 видов. Из-за разнообразия сортамента для получения труб используют раз­личные технологические схемы: горячее и холодное прессова­ние, прокатку и протяжку труб.

Трубы из термически не упрочняемых сплавов поставляют в отожженном или нагартованном состоянии; трубы из терми­чески упрочняемых сплавов —в закаленном или закаленном и искусственно состаренном состоянии. После термообработки в обоих случаях получают мелкозернистую рекристаллизован­ную структуру. Трубы производят по следующей технологиче­ской схеме: литье полой или сплошной заготовки, гомогенизация (если это необходимо), прессование трубной заготовки, хо­лодная деформация, термообработка, отделка. Трубы правят, на роликоправильной машине или растяжением со степенями остаточной деформации 1—1,5%. По традиционной схеме процесса получения труб холодная деформация включает опера­ции холодной прокатки и волочения. Между ними при необхо­димости проводят промежуточные отжиги.

При производстве труб из термически упрочняемых сплавов АВ, АД31, Д1, Д16, 1915 проводят гомогенизацию слитков. Применение гомогенизированных заготовок обеспечивает полу­чение мелкозернистой рекристаллизованной структуры. Для предотвращения роста зерна при термической обработке сте­пень холодной деформации при волочении труб после послед­него промежуточного отжига должна быть >15—20 %. Режимы упрочняющей термической обработки соответствуют приведен­ным в табл. 4 и 5, хотя иногда и проводят их корректировку.

Сплав Д16 особенно склонен к межкристаллитной коррозии. Поэтому при закалке необходимо быстро переносить трубы из нагревательной печи в закалочный бак и обеспечить резкую закалку. Температура воды в закалочном баке не должна превышать 30 °С. Трубы ответственного назначения закаливают только в вертикальных закалочных агрегатах со скоростью погружения в воду >0,9 м/с. Меньшие скорости погружения повышают склонность к межкристаллитной коррозии.

Технология термической обработки поковок и штамповок

Для изготовления поковок и штамповок применяют сплавы, не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой. Чаще всего заготовками для ковки и штамповки служат слитки круг­лого сечения либо промежуточные прессованные заготовки. При производстве мелких штамповок используют также катаную за­готовку.

Термическая обработка — последняя операция, влияющая на формирование структуры поковок и штамповок. Режимы термической обработки приведены в табл.2 и 3.

Сложность закалки поковок и особенно штамповок связана с большими габаритами и непростой формой полуфабрикатов. Сочетание в одном полуфабрикате тонких и массивных сечений приводит к сложному закону распределения напряжений при закалке и вызываемому этой причиной короблению. Для снижения поводок и коробления уменьшают интенсивность охлаждения при закалке, подогревая воду в закалочном баке.

Тонкостенные детали охлаждают при закалке в следующих средах:

1) штамповки из сплава АК4-1 с толщиной стенки до 8 мм — в кипящей воде или водных растворах- полимеров; 2) штам­повки из сплава АКб с толщиной стенки до 50 мм — в воде при температуре 90 °С; 3) штамповки из сплава В93 и детали из них — в воде при температуре 75—85 °С; 4) штамповки из сплава АК8 с толщиной стенки до 30 мм — в воде при темпера­туре 80 °С.

Термомеханическая обработка алюминиевых сплавов

Термрмеханическая обработка (ТМО)—это вид термической обработки, включающий пластическую деформацию, которая из-за повышения плотности дефектов влияет на формирование структуры при фазовых превращениях, происходящих во время термического воздействия. Методы ТМО классифицируют по способам комбинирования горячей или холодной пластической деформации с термообработкой. Различают высокотемператур­ную (ВТМО), низкотемпературную (НТМО) и предваритель­ную термомеханическую обработку (ПТМО).

ВТМО совмещает высокотемпературную деформацию с по­следующей закалкой. При НТМО комбинируются старение и холодная деформация. При этом старенш. осуществляется не после закалки непосредственно, а после закалки и холодной деформации. ПТМО представляет собой комбинирование тер­мической обработки (закалка и старение) с пластической де­формацией, выполненной перед нагревом под закалку.

Рис.3. Классификация вариантов ВТМО алюминие­вых сплавов в зависимости от способа совмещения операций закалки и высокотемпературной деформации:

1 — нагрев и выдержка под закалку; 2 —'формооб­разующая операция обработки давлением; 3 — подстуживание до температуры деформирования; 4 — быстрое охлаждение; I — гомогенное состояние; II- оптимальная технологическая пластичность.

Схемы ВТМО, применяемые для алюминиевых сплавов, при­ведены на рис. 3.

При низкотемпературной термомеханической обработке (НТМО) холодная (теплая) деформация после закалки сочета­ется с искусственным или естественным старением. Наиболее распространены такие виды НТМО:

1) закалка — холодная (теплая) деформация — искусственное старение;

2) закалка — естественное старение — холодная деформация — искусственное старение;

3) закалка — искусственное старение — холодная деформа­ция — искусственное старение.

Некоторые виды НТМО давно используют при производстве полуфабрикатов. Как неоднократно отмечалось ранее, полуфаб­рикаты из упрочняемых термообработкой сдлавов правят с не­большими степенями деформации. В этом случае искусственное старение проводят после холодной пластической деформации и оно, по существу, относится к НТМО.

Постановка заклепок из сплавов Д1П, Д16П в свежезака­ленном состоянии — это тоже НТМО, так как естественное ста­рение происходит после расклепывания заклепок.

НТМО по оптимальным режимам позволяет получать соче­тание высокой прочности и пластичности, а также повысить в некоторых случаях коррозионную стойкость.