Технология термической обработки листов термически упрочняемых алюминиевых сплавов

Листы из термически упрочняемых алюминиевых сплавов подвергают полному или сокращенному отжигу. Сплавы марок Д1, Д16, Д19, ВАД1 можно также нагревать для снятия технологического наклепа.

Полным отжигом называется отжиг, при котором обеспечивается достаточно полное протекание процессов распада твердого раствора и коагуляции выделяющихся фаз; в нагартованном металле при этом протекает также рекристаллизация. Обычно его проводят при температурах 350 - 430° С. При полном отжиге материал независимо от исходного состояния полностью разупрочняется, поскольку температура отжига выше температуры начала рекристаллизации

При отжиге плакированных полуфабрикатов протекает диффузия легирующих элементов, чаще всего это медь и магний, в плакирующий слой. При этом коррозионная стойкость листов значительно понижается, особенно если медь продиффундирует на всю глубину плакирующего слоя

При охлаждении с температуры полного отжига на воздухе или в воде происходит подкалка материала. Поэтому скорости охлаждения после полного отжига регламентируют, сначала проводят медленное охлаждение вместе с печью (со скоростью не более 30° С/ч) до достаточно низких температур (150—260° С в зависимости от сплава), а затем уже охлаждение на воздухе.

Сокращенный отжиг осуществляется при температурах, 290-320° С для сплава В92ц и 350—370° С для остальных сплавов. Этот тип отжига применяют для повышения пластичности полуфабрикатов, упрочненных закалкой и последующим старением, а также для снятия остаточных напряжений.

Отжиг проводят после предварительной механической обработки полуфабрикатов с целью уменьшения поводок и коробления после окончательной механической обработки.

В целях снятия технологического наклепа для сплавов Д1, Д16, Д19, ВАД1, АК4-1 рекомендуется нагрев при температурах 250 - 280° С в течение1-4 ч с последующим охлаждением на воздухе или в воде. Пластичность после такого нагрева несколько ниже, чем после сокращенного отжига.

Для снятия технологического наклепа в полуфабрикатах из сплавов Д1, Д16, Д19, ВАД1 можно применять также кратковременный нагрев (1-2 мин) в селитровой ванне с температурой 350—380.° С с последующим охлаждением в воде.

Листы из термически упрочняемых сплавов подвергают также закалке и старению. При закалке неотожженных листов, а также в деталях, изготовленных из них с применением пластической деформации, при нагреве наряду с процессами растворения протекают также процессы рекристаллизации. Для получения мелкого зерна необходимо вести нагрев с максимально возможной скоростью и избегать критических степеней деформации при обработке перед закалкой.

Особое внимание обращается на выбор времени выдержки при закалке плакированных листов и деталей. Из-за диффузии меди в плакирующий слой возможно снижение коррозионной стойкости и ухудшение внешнего вида листов. Листы алюминиевых сплавов под закалку нагревают обычно либо в воздушных печах с циркуляцией воздуха, либо в селитровых ваннах. Из-за опасности пережога температуру воздуха в воздушных печах и селитры в селитровых ваннах поддерживают равной температуре нагрева под закалку. Режимы закалки и старения полуфабрикатов из алюминиевых сплавов приведена в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Режимы закалки и старения алюминиевых сплавов

Температуру садки контролируют со стороны входящего и выходящего воздуха. Кроме того, следят за температурой воздуха. Время выдержки фиксируют по показаниям термопар со стороны выхода воздушного потока из рабочего пространства печи, т. е. по минимальной температуре садки. Температуру листов и деталей, нагреваемых в селитровых ваннах, принимают равной температуре селитры.

Продолжительность выдержки при нагреве под закалку алюминиевых сплавов дана в табл. 3.5.

Таблица 3.5

Продолжительность выдержки при нагреве под закалку алюминиевых сплавов

Так как алюминиевые сплавы при температуре около 500°С обладают невысокой прочностью и легко деформируются, при комплектовании садки следует принимать меры для предотвращения ее деформации под действием собственного веса.

После выдержки при температуре нагрева под закалку изделие переносят в закалочную среду. Время переноса листов из печи в закалочную среду существенно влияет на механические и особенно коррозионные свойства листов после старения.

Скорость охлаждения при закалке обеспечивает фиксацию пересыщенного твердого раствора, но она не должна быть очень велика во избежание сильного коробления и высокого уровня остаточных термических напряжений.

В зависимости от величины критической скорости охлаждения все алюминиевые сплавы можно разделить на следующие три группы;

1) с малыми критическими скоростями охлаждения самозакаливающиеся сплавы, охлаждаемые при закалке на воздухе; к ним относятся сплавы систем А1 -Zn -Mg, А1 – Мg- Si, А1 – Мg- Li;

2) с большими критическими скоростями охлаждения; это сплавы систем А1-Cu-Mg, А1-Мg-Si-Cu, А1 -Zn –Mg-Cu;

3) малочувствительные к изменению скоростей охлаждения; это теплопрочные сплавы системы А1 –Сu-Mn с добавлением и без добавления титана и сплава АК.4-1 системы А1–Сu –Mg-Fe-Ni.