Изменение размеров сплавов алюминия при термообработке » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Изменение размеров сплавов алюминия при термообработке

15.06.2021

Кроме полностью обратимых изменений размеров, находящихся в прямой зависимости от температуры и коэффициентов термического расширения, в процессе термообработки имеют место изменения иного характера. Эти изменения имеют металлургическую природу и происходят при возникновении и релаксации напряжений, рекристаллизации, растворении или выделении легирующих элементов. Элементы, уменьшающие размер решетки твердого раствора, обычно вызывают уменьшение размеров полуфабрикатов при нагреве под закалку. В процессе последующего выделения при повышенных температурах происходит обратное явление. Поскольку некоторые элементы расширяют решетку, а другие сжимают ее, суммарный эффект значительно изменяется в зависимости от количественного соотношения легирующих элементов в промышленных сплавах. Влияние растворения и выделения по своей природе в основном не зависит от направления вырезки образцов.

Другие важные эффекты, которые могут в значительной степени зависеть от направления, связаны с эпюрой остаточных напряжений, возникающих в процессе изготовления детали или при закалке. Степень направленности зависит от типа, формы и толщины сечения полуфабрикатов, природы охлаждающей среды и способа охлаждения при закалке. Изменения размеров, связанные с рекристаллизацией, различны в зависимости от типа и величины предшествующей деформации, а степень анизотропии определяется преимущественной ориентировкой. Для указанных факторов возможно столько вариаций, что нельзя вывести обоснованной закономерности для разных полуфабрикатов.

Результаты, полученные в лабораторных исследованиях, приведены на рис. 5.55. Листы и прессованные прутки подвергали последовательным операциям термообработки и после каждой операции определяли удельные изменения размеров. Эти данные свидетельствуют о некоторых характерных различиях между сплавами. Определенное влияние оказывает и направление измерения, что связано с внутренними напряжениями, как изменяющимися в материале непосредственно после деформации, так и возникающими при закалке и меняющимися в зависимости от формы и типа полуфабриката.

Изменение размеров в процессе естественного старения листов, закаленных в воду, показано на рис. 5.56 для четырех различных сплавов. Характер начального изменения в некоторых случаях противоположен ожидаемому, исходя из уменьшения концентрации твердого раствора. Однако наличие таких и последующих обратных изменений было подтверждено тщательными дилатометрическими измерениями. Эти изменения невелики, но они существенны при выборе состояния материала с наибольшей размерной стабильностью для изготовления точных деталей приборов или аппаратуры.

Удельные изменения размеров в процессе искусственного старения трех сплавов при температурах, используемых для получения состояния Т6, показаны на графиках рис. 5.57. Как правило, эти изменения не зависят от направления, хотя имеются данные о некоторой анизотропии в полуфабрикатах с сильно развитой текстурой. Увеличение размеров в результате выделения наибольшее в сплавах, содержащих значительное количество меди, но оно постепенно уменьшается с возрастанием содержания магния в таких сплавах системы Al-Cu-Mg, как 2014 и 2024. В сплаве 6061 системы Al-Mg-Si наблюдается незначительное изменение размеров в процессе искусственного старения, в то время как сплав 7075 системы Al-Zn-Mg-Cu испытывает сжатие.

Описанные выше явления важны для точных деталей, которые должны сохранять свои размеры в процессе длительной эксплуатации при повышенной температуре, например поршни двигателя. Целью термической обработки, используемой для таких деталей, является обеспечение максимального увеличения размеров в процессе обработки для того, чтобы избежать этих изменений при эксплуатации. Чтобы добиться размерной стабильности, старение должно производиться при достаточно высокой температуре, иногда даже в ущерб твердости и прочности.

Влияние длительности и температуры искусственного старения на удельное изменение размеров и твердость по Бринеллю сплава 2025-Т4 (система Al-Cu-Mn-Si) показано на рис. 5.58. Длительность старения, необходимая для получения максимальной твердости или прочности, гораздо меньше времени достижения максимального изменения размеров. Это иллюстрируют также графики рис. 5.59. Сжатие, следующее после максимального увеличения размеров при температурах 175°С и выше, связано с превращением метастабильной фазы в равновесную и, вероятно, с нарушением когерентности при укрупнении и коалесценции частиц выделений.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: