1.1.3. Термическая обработка цветных сплавов

Структура а, следовательно, механические и физико-химические свойства большинства металлов и сплавов могут быть улучшены путем термической обработки (ТО). Режим ТО выбирается в зависимости от природы сплава, исходной структуры и назначения отливки. Меняя температуру и время нагрева, а также скорости охлаждения можно существенно повлиять на структуру и свойства сплава даже при одном и том же режиме ТО. Температурный режим ТО определяется химическим составом сплава, т.е. зависит от положения сплава на диаграмме состояния. Наибольший эффект достигается при ТО алюминиевых, магниевых и жаропрочных никелевых сплавов.

По классификации А.А. Бочвара все виды термической обработки подразделяются на пять групп:

1. Отжиг первого рода,

2. Отжиг второго рода,

3. Закалка,

4. Отпуск,

5. Химико-термическая обработка.

Для алюминиевых и магниевых литейных сплавов наиболее часто применяют отжиг, закалку и отпуск (старение).

Отжиг проводится для снятия внутренних напряжений, а также изменения формы и размера частиц вторых фаз. Отливки после нагрева и выдержки при температуре отжига можно охлаждать вместе с печью или на воздухе, или сначала с печью, затем на воздухе.

Закалка позволяет получить максимальную прочность сплава при сохранении достаточной пластичности. При нагреве и выдержке происходит растворение легирующих элементов в основе сплава. Последующее быстрое охлаждение приводит к сохранению пересыщенного твердого раствора. Характерной особенностью цветных сплавов является то, что пересыщенный твердый раствор сохраняется при меньших скоростях охлаждения, чем при закалке сталей. Охлаждающей средой при закалке алюминиевых и магниевых сплавов могут служить горячая вода, масло или даже воздух.

Отпуск (старение) обычно является завершающей операцией ТО. У некоторых сплавов уже при комнатной температуре происходит естественное старение. Повышение температуры (отпуск или искусственное старение) приводит к ускорению распада пересыщенного раствора и гарантирует окончание этого процесса до начала механической обработки детали. В зависимости от температуры и времени выдержки отпуск может упрочняющим, стабилизирующим или смягчающим.

Режимы термической обработки для алюминиевых и магниевых сплавов условно обозначаются буквой Т с номером режима: Т1, Т2 и т.д. Классификация режимов термической обработки для алюминиевых и магниевых сплавов приведена в таблице 1.Термическая обработка титановых сплавов (отжиг) производится только с целью снятия внутренних напряжений. Упрочнение титановых сплавов путем ТО малоэффективно.

Проведение термической обработки отливок из легких сплавов имеет свои технологические особенности. Главная из них заключается в том, что нагрев под закалку производится до температуры лишь на 5 – 15 ^оС ниже температуры солидуса. Чтобы не допустить оплавления деталей, печи должны иметь надежную регулировку температуры во всех зонах печи.

Контроль деталей, прошедших ТО, включает в себя: визуальный осмотр поверхности, определение геометрических размеров, определение

Таблица 1

Классификация основных видов ТО литых деталей из алюминиевых и магниевых сплавов

Вид ТО	Обозна-чение	Назначение	Примечание
Искусственное старение без предваритель-ной закалки	Т1	Улучшение обрабатываемости резанием для повышения чистоты поверхности. Повышение прочности.	При быстром охлажде- нии в форме в отливках может наблюдаться эффект закалки. Для его устранения и проводят этот вид ТО
Отжиг	Т2	Снятие литейных или термических остаточных напряжений. Повышение пластичности сплава	Температура и время выдержки зависят от назначения детали
Закалка	Т3 и Т4	Повышение прочности и коррозионной стойкости.
Закалка и кратковременное (неполное) искусственное старение	Т5	Повышение прочности и сохранение повышенной пластичности	Температуры и выдержки при данном виде ТО не обеспечивают полного старения
Закалка и полное искусственное старение	Т6	Получение максимальной прочности при некотором снижении пластичности	Температуры и выдержки выше, чем при Т5
Закалка и стабилизирующий отпуск	Т7	Получение достаточно высокой прочности, стабильной структуры и размеров	Отпуск проводится при температуре, близкой к температуре работы деталей, и более высокой, чем при Т5 и Т6
Закалка и смягчающий отпуск	Т8	Повышение пластичности и стабильных размеров за счет снижения прочности.	Температуры отпуска выше, чем при Т7
Примечание. Режим Т4 фактически обозначает закалку и естественное старение. Так как обычно от начала закалки (Т3) до окончания механической обработки отливок проходит несколько дней, то за это время процесс естественного старения успевает полностью завершиться и режим Т3 практически соответствует режиму Т4. По этой причине в настоящее время для обозначения закалки используют только символ Т4.

механических свойств, рентгенопросвечивание и металлографический анализ. Образцы, характеризующие качество деталей данной плавки, должны загружаться в печь вместе с деталями.