Hoy en día, también existe un proceso de tratamiento térmico del aluminio en China..., pero en términos generales, el tratamiento térmico del aluminio es antes del procesamiento. Por ejemplo, la aleación de aluminio de aviación 7075 se ha precalentado... Impacto en el rendimiento Significa que es menos probable que se deforme durante el procesamiento y mejora la maquinabilidad. Entonces el rendimiento estructural de las piezas fabricadas será más estable. Si solo lo usa para aplicaciones generales, no es necesario considerar el tratamiento térmico. de aluminio ~ Si las piezas tienen requisitos más altos, simplemente elija 7075 Aviation Aluminium es generalmente suficiente para cumplir con los requisitos de uso ~
Los materiales de referencia son los siguientes:
Proceso de tratamiento térmico de aleación de aluminio
Principio del tratamiento térmico de aleaciones de aluminio
El tratamiento térmico de piezas fundidas de aleaciones de aluminio consiste en seleccionar una determinada especificación de tratamiento térmico, controlar la velocidad de calentamiento a una determinada temperatura correspondiente y mantenerla durante un tiempo determinado. tiempo y enfriarlo a una cierta velocidad para cambiar la estructura de la aleación. Su objetivo principal es mejorar las propiedades mecánicas de la aleación y mejorar la resistencia a la corrosión, mejorar el rendimiento del procesamiento y la estabilidad dimensional.
3.1.1 Características del tratamiento térmico de las aleaciones de aluminio
Es bien sabido que el acero con alto contenido en carbono obtendrá una alta dureza inmediatamente después del temple, pero su plasticidad será muy baja. Sin embargo, este no es el caso de las aleaciones de aluminio. Una vez templadas, la resistencia y la dureza no aumentan inmediatamente. En cuanto a la plasticidad, en lugar de disminuir, aumenta. Sin embargo, si esta aleación templada se deja durante un período de tiempo (por ejemplo, después de 4 a 6 días y noches), la resistencia y la dureza aumentarán significativamente, mientras que la plasticidad se reducirá significativamente. El fenómeno de que la resistencia y dureza de las aleaciones de aluminio aumentan significativamente con el tiempo después del enfriamiento se llama envejecimiento. El envejecimiento puede ocurrir a temperatura normal, lo que se llama envejecimiento natural, o puede ocurrir en un cierto rango de temperatura por encima de la temperatura ambiente (como 100 a 200 °C), lo que se llama envejecimiento artificial.
3.1.2 Principio del endurecimiento por envejecimiento de las aleaciones de aluminio
El endurecimiento por envejecimiento de las aleaciones de aluminio es un proceso muy complejo que no solo depende de la composición y del proceso de envejecimiento de la aleación, sino que también depende de la composición y del proceso de envejecimiento de la aleación. También depende de la resistencia de la aleación. Los defectos causados por la contracción durante el proceso de producción, especialmente el número y distribución de vacantes y dislocaciones. Generalmente se cree que el endurecimiento por envejecimiento es el resultado de la segregación de átomos de soluto para formar una zona endurecida.
Cuando la aleación de aluminio se enfría y calienta, se forman vacantes en la aleación. Durante el enfriamiento, debido al rápido enfriamiento, estas vacantes no tienen tiempo de salir, por lo que quedan "fijadas" en el cristal. . La mayoría de estas vacantes en la solución sólida sobresaturada se combinan con átomos de soluto. Dado que la solución sólida sobresaturada se encuentra en un estado inestable, debe transformarse a un estado de equilibrio. La existencia de vacantes acelera la velocidad de difusión de los átomos del soluto, acelerando así la segregación de los átomos del soluto.
El tamaño y el número de zonas endurecidas dependen de la temperatura de enfriamiento y la velocidad de enfriamiento del enfriamiento. Cuanto mayor es la temperatura de enfriamiento, mayor es la concentración de vacantes, mayor es el número de zonas endurecidas y el tamaño reducido de las zonas endurecidas. Cuanto mayor es la velocidad de enfriamiento, más vacantes se fijan en la solución sólida, lo que es beneficioso para aumentar el número de zonas endurecidas y reducir el tamaño de las zonas endurecidas.
Una característica básica del sistema de aleación de endurecimiento por precipitación es la solubilidad sólida en equilibrio que cambia con la temperatura, es decir, la solubilidad sólida aumenta a medida que aumenta la temperatura. La mayoría de las aleaciones de aluminio que pueden reforzarse mediante tratamiento térmico cumplen con esto. condición. La relación solubilidad-temperatura requerida por el endurecimiento por precipitación se puede utilizar para ilustrar los cambios en la composición y estructura de la aleación durante el envejecimiento con la aleación Al-4Cu del sistema aluminio-cobre. Figura 3-1 El diagrama de fases binario de la parte rica en aluminio del sistema aluminio-cobre sufre una transformación cristalográfica L→α+θ (Al2Cu) a 548°C. La solubilidad máxima del cobre en la fase α es del 5,65% (548°C). A medida que disminuye la temperatura, la solubilidad del sólido disminuye bruscamente, hasta aproximadamente el 0,05% a temperatura ambiente. Durante el proceso de tratamiento térmico de envejecimiento, la estructura de la aleación sufre los siguientes cambios: 3.1.2.1 Formación de la zona de segregación de átomos de soluto - zona G?P (I)
En la solución sólida sobresaturada en el estado recién apagado, La distribución de los átomos de cobre en la red de aluminio es arbitraria y desordenada. En las primeras etapas del envejecimiento, es decir, cuando la temperatura de envejecimiento es baja o el tiempo de envejecimiento es corto, los átomos de cobre se reúnen en ciertas superficies cristalinas de la matriz de aluminio para formar una zona de segregación de átomos de soluto, llamada G?P (I). zona. La zona G?P (Ⅰ) mantiene una relación de rejilla con la matriz α. Estos polímeros constituyen una zona de tensión de rejilla que mejora la resistencia a la deformación, aumentando así la resistencia y dureza de la aleación.
3.1.2.2 Ordenamiento de la región G?P - formación de la región G?P (II)
A medida que aumenta la temperatura de envejecimiento o se extiende el tiempo de envejecimiento, los átomos de cobre continúan segregándose y Se produce el ordenamiento, es decir, se forma la región G?P (II).
Todavía mantiene una relación de cuadrícula perfecta con la matriz α, pero su tamaño es mayor que la zona G?P (Ⅰ). Puede considerarse como una fase de transición intermedia, a menudo expresada como θ". Es mayor que la distorsión alrededor de la zona G?P (Ⅰ), lo que aumenta aún más la obstrucción al movimiento de dislocación, por lo que el efecto de fortalecimiento del envejecimiento es mayor y la La fase θ" se precipita en la etapa donde la aleación alcanza el máximo fortalecimiento.
3.1.2.3 Formación de la fase de transición θ′
Con el mayor desarrollo del proceso de envejecimiento, los átomos de cobre continúan segregándose en la región G?P (Ⅱ) cuando los átomos de cobre. y átomos de aluminio Cuando la proporción es 1:2, se forma una fase de transición θ′. Dado que la constante de red de θ′ cambia mucho, la relación de red con la matriz comienza a destruirse cuando se forma, es decir, cambia de una red completa a una red local. Por lo tanto, la matriz alrededor de la fase θ′ La red. la distorsión se debilita y el obstáculo al movimiento de dislocación también se reduce, lo que se refleja en que la dureza de las propiedades de la aleación comienza a disminuir. Se puede observar que la existencia de distorsión de la red es un factor importante que causa el fortalecimiento del envejecimiento de las aleaciones.
3.1.2.4 Formación de una fase θ estable
La fase de transición se desolvata completamente de la solución sólida a base de aluminio para formar una fase estable independiente Al2Cu con una interfaz obvia con la matriz. En este momento, la relación reticular entre la fase θ y la matriz se destruye por completo, tiene su propia red independiente y su distorsión desaparece a medida que aumenta la temperatura de envejecimiento o se prolonga el tiempo. , las partículas de la fase θ se agregan y crecen, y la aleación. La resistencia y dureza de la aleación disminuyen aún más, y la aleación se ablanda y se denomina "envejecimiento excesivo". La fase θ se agrega, crece y se vuelve espesa.
El principio de envejecimiento y las reglas generales de las aleaciones binarias aluminio-cobre también son aplicables a otras aleaciones industriales de aluminio. Sin embargo, los tipos de aleaciones son diferentes, la estabilidad de la zona G?P formada, la fase de transición y la precipitación final son diferentes, y los efectos de fortalecimiento del envejecimiento también son diferentes. Los procesos de envejecimiento de varios sistemas comunes de aleaciones de aluminio y sus fases estables precipitadas se enumeran en la Tabla 3-1. Se puede ver en la tabla que el proceso de envejecimiento de diferentes sistemas de aleaciones no pasa completamente por las cuatro etapas anteriores. Algunas aleaciones no pasan por la zona G?P (Ⅱ) y forman directamente la fase de transición. Incluso la misma aleación no sufre completamente todo el proceso de envejecimiento en secuencia debido a diferentes temperaturas y tiempos de envejecimiento. Por ejemplo, algunas aleaciones solo progresan de la zona G?P (Ⅰ) a la zona G?P (Ⅱ) durante el envejecimiento natural. . Durante el envejecimiento artificial, si la temperatura de envejecimiento es demasiado alta, la fase de transición puede precipitarse directamente de la solución sólida sobresaturada sin pasar por la zona G?P. La extensión total del envejecimiento está directamente relacionada con la estructura y las propiedades de la aleación después. envejecimiento.
Tabla 3-1 El proceso de envejecimiento de varios sistemas de aleaciones de aluminio y la precipitación estable de las fases de refuerzo 3.1.3 Factores que afectan el envejecimiento
3.1.3.1 Del enfriamiento al envejecimiento artificial Efecto de la residencia tiempo
Las investigaciones han descubierto que si algunas aleaciones de aluminio, como las aleaciones de Al-Mg-Si, se envejecen artificialmente después de dejarlas a temperatura ambiente, el índice de resistencia de la aleación no alcanzará el valor máximo, pero La plasticidad aumentará. Por ejemplo, la aleación de aluminio fundido ZL101 se deja a temperatura ambiente durante un día después del enfriamiento y luego se envejece artificialmente. El límite de resistencia es 10-20 Mpa menor que el de la aleación de aluminio que se envejece inmediatamente después del enfriamiento, pero la plasticidad mejora en comparación con. la aleación de aluminio que envejece inmediatamente.
3.1.3.2 Influencia de la composición química de la aleación El hecho de que una aleación pueda reforzarse mediante el envejecimiento depende primero de si los elementos que la componen se pueden disolver en una solución sólida y del grado en que la solubilidad del sólido cambia con la aleación. temperatura. Por ejemplo, la solubilidad sólida del silicio y el manganeso en el aluminio es relativamente pequeña y no cambia mucho con la temperatura. Aunque el magnesio y el zinc tienen una gran solubilidad sólida en soluciones sólidas a base de aluminio, la estructura y matriz de los compuestos que forman con el aluminio. La diferencia no es grande y el efecto fortalecedor es mínimo. Por lo tanto, los binarios aluminio-silicio, aluminio-manganeso, aluminio-magnesio y aluminio-zinc no suelen someterse a tratamiento de envejecimiento. Algunas aleaciones binarias, como las aleaciones de aluminio-cobre, y aleaciones ternarias o aleaciones multicomponentes, como las aleaciones de aluminio-magnesio-silicio, aluminio-cobre-magnesio-silicio, etc., tienen solubilidad y transformación en fase de estado sólido durante el calor. Puede reforzarse mediante tratamiento térmico. 3.1.3.3 Influencia del proceso de tratamiento de solución sólida de la aleación Para obtener un buen efecto de fortalecimiento del envejecimiento, sin sobrecalentamiento, sobrequemado y crecimiento de grano, la temperatura de calentamiento y enfriamiento debe ser mayor y el tiempo de retención debe ser mayor, lo que favorece la obtención. el máximo efecto de envejecimiento. Solución sólida saturada y homogénea. Además, la segunda fase no precipita durante el proceso de enfriamiento y enfriamiento, de lo contrario, durante el tratamiento de envejecimiento posterior, la fase precipitada actuará como una nucleación cristalina, provocando una precipitación local desigual y reduciendo el efecto fortalecedor del envejecimiento.