Технология термической обработки литейных алюминиевых сплавов

Наиболее распространенные виды термической обработки литейных алюминиевых сплавов — отжиг, закалка и старение. Кроме того, отливки из некоторых алюминиевых сплавов под­вергают старению в литом состоянии (без закалки). Возмож­ность этого вида термической обработки обусловлена тем, что при литье фасонных отливок с высокими скоростями охлаждения (например, .литье в кокиль) из-за неравновесных условий кристаллизации некоторые компоненты остаются в пересыщенном твердом растворе. Последующее старение литого материала при повышенных температурах вызывает некоторое увеличение прочности и снижение относительного удлинения.

Для обозначения разных видов термической обработки при­няты следующие обозначения: искусственное старение без пред­варительной закалки Т1, отжиг Т2, закалка Т4, закалка и крат­ковременное (неполное) искусственное старение Т5, закалка и полное искусственное старение Т6, закалка и стабилизирующее старение Т7, закалка и стабилизирующий отжиг Т8.

Отжиг по режиму Т2 используют для уменьшения остаточных напряжений и неоднородностей в структуре отливок, вызванных неравновесными условиями кристаллизации. Чем более дисперсна структура и меньше размеры дендритных ячеек, тем с большей скоростью и полнотой протекают процессы отжига. Отжиг как самостоятельный вид термической обработки применяют редко. Обычно его совмещают с нагревом под закалку.

Температуру нагрева под закалку выбирают на основании диаграмм состояния и данных термического анализа. Естест­венным верхним пределом для температур нагрева под закалку является температура равновесного солидуса сплава. Выбор температуры закалки зависит также и от характеристик обо­рудования, применяемого для нагрева. Чем в более узких пре­делах обеспечивается точность регулирования температур, тем выше может быть выбрана температура нагрева под закалку. На скорость растворения фаз существенно влияет дисперсность избыточных фаз в структуре сплава, возрастающая с увеличе­нием скоростей кристаллизации отливок. Так, при получении отливок в песчаной форме их структура более грубая, чем при литье в металлическую форму. Поэтому во втором случае время выдержки может быть сокращено на 20—25 %.

Старение осуществляют для повышения прочностных свойств или стабилизации размеров отливок. В зависимости от выбора режимов старения, основными характеристиками которых яв­ляются температура и время старения, можно получать не только различное упрочнение, но и повышенную пластичность при пониженной прочности (из-за коагуляции продуктов рас­пада). Соответствующий режим старения называют смягчаю­щим отжигом, стабилизирующим отжигом или просто стабили­зацией. Этот режим термической обработки применяют обычно для уменьшения уровня остаточных напряжений и стабилиза­ции геометрических размеров фасонных отливок при механиче­ской обработке, сборке, эксплуатации.

В табл. 4 указаны наиболее часто используемые режимы термической обработки сплавов АЛ 19 и АЛ9. Для сплава АЛ19 применяют две ступени нагрева под закалку (отмечены рим­скими цифрами).

На первой низкотемпературной ступени растворяются нерав­новесные эвтектики, и температура солидуса повышается. Вто­рую ступень используют для получения твердого раствора с максимальной концентрацией. Для одного и того же сплава в зависимости от назначения деталей (см. табл. 4) могут быть выбраны различные режимы окончательной термической обра­ботки. Кроме того, применяют также и промежуточные терми­ческие обработки для стабилизации размеров деталей.

Таблица 4. Режимы термической обработки литейных алюминиевых сплавов АЛ9 и АЛ19

Термическая обработка	Закалка в воде			Старение
	tнагр, 0С	выд, ч	tводы, 0С	tнагр, 0С	выд, ч
Сплав АЛ9
Т2 Т4 Т5 Т6 Т7 Т8	- 535 535 535 535 535	- 2-6 2-6 2-6 2-6 2-6	- 20-100 20-100 20-100 80-100 80-100	300 - 150 200 225 250	2-4 - 1-3 2-5 3-5 3-5
Сплав АЛ19
Т4 Т5 Т7	545 530 (I) 545 (II) 545 530 (I) 545 (II) 545 530 (I) 545 (II)	10-15 5-9 5-9 10-15 5-9 5-9 10-13 5-9 5-9	100 - 20-100 20-100 - 20-100 80-100 - 80-100	- - - 175 - 175 250 - 250	- - - 3-6 - 3-6 3-10 - 3-10