Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
лекция 6(классифТО и Al).doc
Скачиваний:
5
Добавлен:
02.09.2019
Размер:
172.03 Кб
Скачать

8

6. Понятие о термической обработке сплавов

Любой процесс термической обработки можно описать графиком, показывающим изменение температуры во времени. По такому графику можно определить температуру нагревания, время нагревания и охлаждения, средние и истинные скорости нагревания и охлаждения, время выдержки при температуре нагревания и общую продолжительность производственного цикла. Но по форме этого графика ничего нельзя сказать о том, с каким видом термообработки мы имеем дело. Вид термообработки определяется не характером изменения температуры во времени, а типом фазовых и структурных изменений в металле. Основываясь на последнем признаке, А.А.Бочвар разработал классификацию, охватывающую многочисленные разновидности термической обработки черных и цветных металлов и сплавов.

На рис.6.1 приведена схема классификации основных видов термической обработки металлов и сплавов. Термическая обработка подразделяется на собственно термическую, химико-термическую и термомеханическую (или деформационную). Собственно термическая обработка заключается только в термическом воздействии на металл или сплав, химико-термическая – в сочетании термического и химического воздействия, термомеханическая – в сочетании термического воздействия и пластической деформации.

Рис.6.1. Схема классификации основных видов термической обработки металлов и сплавов.

7. Алюминий и его сплавы

Алюминий легкий (плотность 2,7 г/см3) и легкоплавкий (температура плавления 660 С) металл, он не имеет полиморфных превращений, кристаллизуется в ГЦК решетке и обладает высокой пластичностью. Алюминий имеет высокую теплопроводность, а электропроводность его составляет 65 % от электропроводности меди.

Алюминий – коррозионно-стойкий металл. Образующаяся на его поверхности плотная пленка оксида Al2O3 обладает очень хорошим сцеплением с металлом, малопроницаема для всех газов и предохраняет алюминий от дальнейшего окисления и коррозии в атмосферных условиях, воде и других средах. Алюминий стоек в концентрированной азотной кислоте и некоторых органических кислотах (лимонной, уксусной и др.) и не стоек в минеральных кислотах (соляная, плавиковая) и щелочах.

Из-за низкой прочности технический алюминий применять как конструкционный материал нецелесообразно. Его широко используют для изготовления ненагруженных деталей и элементов конструкций, когда основную роль играют его малая плотность, высокая пластичность, коррозионная стойкость, хорошая свариваемость.

Наибольшее количество алюминия расходуется для производства сплавов на алюминиевой основе, которые благодаря их малой плотности позволяют значительно снижать массу конструкций.

В схематичном виде диаграмма состояния сплавов на алюминиевой основе представлена на рис.7.1,а. Сплавы, в которых суммарное количество добавляемых элементов меньше количества, соответствующего точке S, в твердом состоянии будут однофазными, т.е. представляют собой твердый раствор. Такие сплавы должны иметь высокую пластичность, хорошо обрабатываться давлением в горячем и холодном состояниях. Поскольку в них не происходит фазовых превращений, упрочнить такие сплавы термической обработкой невозможно.

В сплавах с содержанием легирующих элементов больше концентрации в точке S при охлаждении выделяются избыточные фазы – вторичные кристаллы. Чем ближе сплав по составу к точке Е, тем больше эффект от выделения вторичных кристаллов.

В структуре сплавов, лежащих правее точки Е, имеется равновесная эвтектика, не устраняемая никакой термической обработкой. Способность этой группы сплавов к пластической деформации из-за наличия эвтектики резко снижается, а литейные свойства возрастают.

а

Рис.7.1. Диаграмма состояния сплавов на алюминиевой основе (схема):

А – деформируемые сплавы; В – литейные сплавы. I, II – сплавы, не упрочняемые и упрочняемые термической обработкой, соответственно.

По технологии изготовления полуфабрикатов и изделий все применяемые в промышленности алюминиевые сплавы делят на три группы: деформируемые, литейные и спеченные:

Деформируемые сплавы должны иметь высокую технологическую пластичность, так как используются для изготовления деталей различными способами пластической деформации (прокаткой, ковкой, прессованием и т.д.). Поэтому деформируемые сплавы должны иметь однородную структуру твердого раствора на основе алюминия. К этой группе относятся так называемые дуралюмины (сплавы средней прочности Д18, В65, Д1, Д16, Д19).

Деформируемые алюминиевые сплавы могут быть классифицированы также по склонности к термическому упрочнению.

1) деформируемые, неупрочняемые термической обработкой (левее точки S на схеме диаграммы рис. 7,1а),

2) деформируемые, упрочняемые термической обработкой (находящиеся по составу между точками S и Е).

Способность упрочняться в результате термической обработки зависит от изменения концентрации -твердого раствора при изменении температуры и от природы упрочняющих фаз. Упрочняющими фазами называются интерметаллические соединения, которые растворяются в алюминии при нагреве под закалку и выделяются из пересыщенного твердого раствора при старении.

Литейные сплавы, предназначенные для изготовления деталей методами фасонного литья, должны иметь хорошие литейные свойства - высокую жидкотекучесть, малую склонность к образованию горячих трещин, которые зависят от интервала кристаллизации. Чем меньше интервал температур начала и конца затвердевания сплава, тем выше его жидкотекучесть и, следовательно, способность расплава к заполнению литейной формы сложной конфигурации. Поэтому наилучшими литейными свойствами обладают эвтектические сплавы, так как они кристаллизуются практически при постоянной температуре. Наиболее известны сплавы системы Al-Si, получившие название силуминов.

Все алюминиевые сплавы, как литейные, так и деформируемые, классифицируют по свойствам: сплавы повышенной пластичности, конструкционные, высокопрочные, жаропрочные и др.

Спекаемые сплавы типа САС и САП изготавливают методами порошковой металлургии. САП – спеченная алюминиевая пудра является сплавом алюминия с окисью алюминия. САС получают путем прессования и последующего спекания легированных алюминиевых порошков или смесей порошков алюминия с легирующими компонентами.