Annealing sareng quenching sareng sepuh mangrupikeun jinis perlakuan panas dasar tina alloy aluminium. Annealing mangrupakeun perlakuan softening, tujuanana nyaéta sangkan alloy seragam jeung stabil dina komposisi jeung struktur, ngaleungitkeun hardening gawé, sarta mulangkeun plasticity tina alloy nu. Quenching sareng sepuh mangrupikeun perlakuan panas anu nguatkeun, tujuanana nyaéta pikeun ningkatkeun kakuatan alloy, sareng utamina dianggo pikeun alloy aluminium anu tiasa dikuatkeun ku perlakuan panas.
1 Anil
Numutkeun sarat produksi béda, annealing alloy aluminium dibagi kana sababaraha bentuk: ingot homogenization annealing, billet annealing, annealing panengah jeung annealing produk rengse.
1.1 Ingot homogenization annealing
Dina kaayaan kondensasi gancang sareng kristalisasi non-kasaimbangan, ingot kedah gaduh komposisi sareng struktur anu henteu rata, sareng ogé gaduh setrés internal anu hébat. Pikeun ngarobih kaayaan ieu sareng ningkatkeun kamampuan kerja panas tina ingot, annealing homogenisasi umumna diperyogikeun.
Dina raraga ngamajukeun difusi atom, suhu luhur kudu dipilih pikeun homogenization annealing, tapi teu kudu ngaleuwihan titik lebur low eutectic titik lebur alloy nu. Sacara umum, suhu annealing homogenization nyaeta 5 ~ 40 ℃ leuwih handap titik lebur, sarta waktu annealing lolobana antara 12 ~ 24h.
1.2 Billet annealing
Annealing billet nujul kana annealing saméméh deformasi tiis munggaran salila ngolah tekanan. Tujuanana nyaéta sangkan billet ménta struktur saimbang sarta boga kapasitas deformasi plastik maksimum. Contona, suhu tungtung rolling tina panas-digulung alloy aluminium slab nyaeta 280 ~ 330 ℃. Saatos cooling gancang dina suhu kamar, fenomena hardening karya teu bisa sagemblengna ngaleungitkeun. Khususna, pikeun alloy aluminium diperkuat panas-diperlakukeun, sanggeus cooling gancang, prosés recrystallization teu réngsé, sarta leyuran padet supersaturated teu acan sagemblengna decomposed, sarta bagian tina hardening karya jeung pangaruh quenching masih dipikagaduh. Hese ngagulung tiis langsung tanpa annealing, janten annealing billet diperyogikeun. Pikeun alloy aluminium strengthened non-panas-diperlakukeun, kayaning LF3, suhu annealing nyaeta 370 ~ 470 ℃, sarta cooling hawa dipigawé sanggeus tetep haneut pikeun 1.5 ~ 2.5h. The billet na annealing hawa dipaké pikeun ngolah tube tiis-digambar kedah appropriately luhur, sarta suhu wates luhur bisa dipilih. Pikeun alloy aluminium nu bisa strengthened ku perlakuan panas, kayaning LY11 na LY12, suhu annealing billet nyaeta 390 ~ 450 ℃, diteundeun dina suhu ieu 1 ~ 3h, lajeng tiis dina tungku ka handap 270 ℃ dina laju teu leuwih ti 30 ℃ / h lajeng hawa-cooled kaluar tina tungku.
1.3 Annealing panengah
Annealing panengah nujul kana annealing antara prosés deformasi tiis, tujuanana pikeun ngaleungitkeun hardening gawé pikeun mempermudah deformasi tiis terus. Umumna disebutkeun, sanggeus bahan geus annealed, éta bakal hésé neruskeun gawé tiis tanpa annealing panengah sanggeus ngalaman 45 ~ 85% deformasi tiis.
Sistem prosés annealing panengah dasarna sami sareng annealing billet. Numutkeun sarat tina gelar deformasi tiis, annealing panengah bisa dibagi jadi tilu jenis: annealing lengkep (total deformasi ε≈60 ~ 70%), annealing basajan (ε≤50%) jeung annealing slight (ε≈30 ~ 40%). Dua sistem annealing munggaran sami sareng billet annealing, sareng anu terakhir dipanaskeun dina 320 ~ 350 ℃ salami 1.5 ~ 2h teras hawa tiis.
1.4. annealing produk rengse
Annealing produk réngsé nyaéta perlakuan panas ahir anu masihan bahan sipat organisasi sareng mékanis nu tangtu numutkeun sarat kaayaan téknis produk.
annealing produk rengse bisa dibagi kana annealing suhu luhur (produksi produk lemes) jeung annealing suhu low (produksi produk semi-teuas di nagara béda). Annealing suhu luhur kedah mastikeun yén struktur rekristalisasi lengkep sareng palastik anu saé tiasa didapet. Dina kaayaan mastikeun yén bahanna ngagaduhan struktur sareng kinerja anu saé, waktos nahan henteu kedah panjang teuing. Pikeun alloy aluminium nu bisa strengthened ku perlakuan panas, guna nyegah hawa cooling pangaruh quenching, laju cooling kudu mastikeun dikawasa.
annealing suhu low ngawengku stress relief annealing jeung softening annealing parsial, nu utamana dipaké pikeun aluminium murni jeung perlakuan non-panas strengthened alloy aluminium. Ngarumuskeun sistem annealing hawa low mangrupakeun tugas pisan pajeulit, nu teu ngan perlu mertimbangkeun suhu annealing jeung tahan waktu, tapi ogé perlu mertimbangkeun pangaruh pangotor, gelar alloying, deformasi tiis, suhu annealing panengah jeung suhu deformasi panas. Pikeun ngarumuskeun sistem annealing suhu low, perlu pikeun ngukur kurva robah antara suhu annealing jeung sipat mékanis, lajeng nangtukeun rentang suhu annealing nurutkeun indikator kinerja dieusian dina kaayaan teknis.
2 Ngundeur
The quenching of alloy aluminium disebut oge perlakuan solusi, nu mangrupakeun ngabubarkeun saloba elemen alloying dina logam salaku fase kadua kana leyuran padet sabisa ngaliwatan pemanasan-suhu luhur, dituturkeun ku cooling gancang pikeun ngahambat présipitasi fase kadua, kukituna meunangkeun solusi solid α basis aluminium supersaturated, nu geus disiapkeun ogé pikeun perlakuan sepuh salajengna.
Premis pikeun meunangkeun solusi padet α supersaturated nyaéta yén kaleyuran fase kadua dina alloy dina aluminium kedah ningkat sacara signifikan kalayan paningkatan suhu, upami henteu, tujuan perlakuan solusi padet henteu tiasa dihontal. Paling elemen alloying dina aluminium bisa ngabentuk diagram fase eutektik kalawan ciri ieu. Nyandak alloy Al-Cu sabagé conto, suhu eutektik nyaéta 548 ℃, sareng kaleyuran suhu kamar tambaga dina aluminium kirang ti 0,1%. Lamun dipanaskeun nepi ka 548 ℃, kaleyuran na naek ka 5,6%. Ku alatan éta, alloy Al-Cu ngandung kirang ti 5,6% tambaga asup ka wewengkon fase tunggal α sanggeus hawa pemanasan ngaleuwihan garis solvus na, nyaeta, fase kadua CuAl2 sagemblengna leyur dina matrix, sarta solusi solid α supersaturated tunggal bisa didapet sanggeus quenching.
Quenching mangrupikeun operasi perlakuan panas anu paling penting sareng paling nungtut pikeun alloy aluminium. konci teh nyaeta milih hawa pemanasan quenching luyu jeung mastikeun laju cooling quenching cukup, sarta mastikeun ngadalikeun hawa tungku jeung ngurangan deformasi quenching.
Prinsip milih hawa quenching nyaéta pikeun ngaronjatkeun suhu pemanasan quenching saloba mungkin bari mastikeun yén alloy aluminium teu overburn atawa séréal tumuwuh kaleuleuwihan, ku kituna pikeun ngaronjatkeun supersaturation tina solusi padet α jeung kakuatan sanggeus perlakuan sepuh. Sacara umum, tungku pemanasan alloy aluminium merlukeun akurasi kontrol suhu tungku janten dina ± 3 ℃, sarta hawa dina tungku kapaksa ngiderkeun pikeun mastikeun uniformity tina suhu tungku.
Overburning tina alloy aluminium disababkeun ku lebur parsial komponén titik lebur low di jero logam, kayaning binér atawa multi-unsur eutektika. Overburning teu ngan ngabalukarkeun ngurangan sipat mékanis, tapi ogé boga dampak serius dina résistansi korosi alloy nu. Ku alatan éta, sakali hiji alloy aluminium overburned, éta teu bisa ngaleungitkeun sarta produk alloy kudu scrapped. Suhu overburning sabenerna tina alloy aluminium utamana ditangtukeun ku komposisi alloy jeung eusi najis, sarta ogé patali jeung kaayaan processing alloy. Suhu overburning produk nu geus undergone processing deformasi palastik leuwih luhur ti éta tina castings. Nu leuwih gede pamrosésan deformasi, nu gampang éta pikeun non-kasaimbangan low-titik lebur-titik komponén ngaleyurkeun kana matrix nalika dipanaskeun, jadi suhu overburning sabenerna naek.
Laju cooling salila quenching tina alloy aluminium boga dampak signifikan dina pangabisa strengthening sepuh sarta lalawanan korosi tina alloy nu. Salila prosés quenching of LY12 na LC4, perlu pikeun mastikeun yén solusi padet α teu terurai, utamana di wewengkon sénsitip suhu 290 ~ 420 ℃, sarta laju cooling cukup badag diperlukeun. Biasana diatur yén laju cooling kedah di luhur 50 ℃ / s, sarta pikeun alloy LC4, sakuduna ngahontal atawa ngaleuwihan 170 ℃ / s.
Médium quenching anu paling sering dianggo pikeun alloy aluminium nyaéta cai. Prakték produksi nunjukkeun yén langkung ageung tingkat cooling nalika quenching, langkung ageung setrés sésa-sésa sareng deformasi sésa-sésa bahan atanapi workpiece. Ku alatan éta, pikeun workpieces leutik kalawan wangun basajan, suhu cai bisa rada handap, umumna 10 ~ 30 ℃, sarta teu kudu ngaleuwihan 40 ℃. Pikeun workpieces kalawan wangun kompléks jeung béda badag dina ketebalan témbok, guna ngurangan deformasi quenching na cracking, suhu cai kadang bisa ngaronjat nepi ka 80 ℃. Nanging, kedah diperhatoskeun yén nalika suhu cai tina tank quenching ningkat, kakuatan sareng résistansi korosi bahan ogé turun sasuai.
3. Sepuh
3.1 Transformasi organisasi jeung parobahan kinerja salila sepuh
Leyuran padet α supersaturated diala ku quenching mangrupa struktur teu stabil. Nalika dipanaskeun, éta bakal terurai sareng janten struktur kasatimbangan. Nyandak alloy Al-4Cu sabagé conto, struktur kasatimbangan na kedah α + CuAl2 (fase θ). Lamun fase tunggal supersaturated α solusi padet sanggeus quenching dipanaskeun pikeun sepuh, lamun hawa cukup luhur, fase θ bakal precipitated langsung. Upami teu kitu, éta bakal dilaksanakeun sacara bertahap, nyaéta, saatos sababaraha tahap transisi panengah, fase kasatimbangan ahir CuAl2 tiasa ngahontal. Gambar di handap ieu ngagambarkeun karakteristik struktur kristal unggal tahap présipitasi nalika prosés sepuh alloy Al-Cu. Gambar a. nyaéta struktur kisi kristal dina kaayaan quenched. Dina waktu ieu, éta mangrupa leyuran padet α supersaturated fase tunggal, sarta atom tambaga (titik-titik hideung) disebarkeun merata sarta acak dina aluminium (titik-titik bodas) matrix kisi. Gambar b. nembongkeun struktur kisi dina tahap awal présipitasi. Atom tambaga mimiti konsentrasi di wewengkon nu tangtu dina kisi matriks pikeun ngabentuk wewengkon Guinier-Preston, disebut wewengkon GP. Zona GP leutik pisan sareng ngawangun piringan, kalayan diaméter sakitar 5 ~ 10μm sareng ketebalan 0.4 ~ 0.6nm. Jumlah zona GP dina matriks pisan badag, sarta dénsitas distribusi bisa ngahontal 10¹⁷~10¹⁸cm-³. Struktur kristal zona GP masih sarua jeung matrix, duanana raray-dipuseurkeun kubik, sarta eta ngajaga panganteur koheren jeung matrix. Tapi, kusabab ukuran atom tambaga leuwih leutik batan atom aluminium, pengayaan atom tambaga bakal ngabalukarkeun kisi kristal deukeut wewengkon pikeun ngaleutikan, nu ngabalukarkeun distorsi kisi.
diagram skéma tina parobahan struktur kristal alloy Al-Cu salila sepuh
Gambar a. Kaayaan Quenched, solusi padet α-fase tunggal, atom tambaga (titik-titik hideung) disebarkeun merata;
Gambar b. Dina tahap awal sepuh, zona GP kabentuk;
Gambar c. Dina tahap ahir sepuh, fase transisi semi-koheren kabentuk;
Gambar d. sepuh suhu luhur, présipitasi fase kasatimbangan incoherent
Zona GP mangrupikeun produk pra-présipitasi munggaran anu muncul nalika prosés sepuh tina alloy aluminium. Manjangkeun waktos sepuh, khususna ningkatkeun suhu sepuh, ogé bakal ngabentuk fase transisi panengah anu sanés. Dina alloy Al-4Cu, aya fase θ "jeung θ' sanggeus zona GP, sarta tungtungna fase kasatimbangan CuAl2 ngahontal. θ" jeung θ' duanana fase transisi fase θ, sarta struktur kristal mangrupakeun kisi kuadrat, tapi konstanta kisi mah béda. Ukuran θ leuwih badag batan zona GP, masih disc-ngawangun, kalayan diaméter ngeunaan 15 ~ 40nm sarta ketebalan tina 0.8 ~ 2.0nm. Terus ngajaga antarbeungeut anu koheren sareng matriks, tapi darajat distorsi kisi langkung sengit. Nalika transisi tina θ "pikeun θ' fase, ukuranana geus tumuwuh nepi ka 20 ~ 600nm, ketebalan nyaeta 10 ~ 15nm, sarta panganteur koheren ogé sawaréh ancur, jadi panganteur semi-koheren, sakumaha ditémbongkeun dina Gambar c. Produk ahir présipitasi sepuh nyaéta fase kasatimbangan θ θ (nu lengkep ancur fase θ) jeung CuAl nu ngancurkeun. panganteur non-koheren, ditémbongkeun saperti dina Gambar d.
Numutkeun kaayaan di luhur, urutan présipitasi sepuh alloy Al-Cu nyaeta αs→α + GP zone→α + θ"→α + θ'→α + θ. Tahap struktur sepuh gumantung kana komposisi alloy jeung spésifikasi sepuh. Aya mindeng leuwih ti hiji produk sepuh dina kaayaan anu sarua. Nu leuwih luhur suhu sepuh, nu ngadeukeutan ka struktur kasatimbangan.
Salila prosés sepuh, zona GP jeung fase transisi precipitated ti matriks ukuranana leutik, kacida dispersed, sarta teu gampang deformed. Dina waktos anu sami, aranjeunna nyababkeun distorsi kisi dina matriks sareng ngabentuk médan setrés, anu gaduh pangaruh ngahalangan anu signifikan dina gerakan dislokasi, ku kituna ningkatkeun résistansi kana deformasi palastik tina alloy sareng ningkatkeun kakuatan sareng karasana. fenomena hardening sepuh ieu disebut hardening présipitasi. Sosok di handap illustrates parobahan karasa alloy Al-4Cu salila quenching jeung perlakuan sepuh dina bentuk kurva a. Tahap I dina gambar ngagambarkeun karasa alloy dina kaayaan aslina. Alatan sajarah kerja panas béda, karasa kaayaan aslina bakal rupa-rupa, umumna HV = 30 ~ 80. Sanggeus dipanaskeun dina 500 ℃ jeung quenching (tahap II), kabéh atom tambaga nu leyur kana matrix pikeun ngabentuk fase tunggal supersaturated solusi padet α kalawan HV=60, nu dua kali teuas ti karasa dina kaayaan annealed (HV=30). Ieu mangrupikeun hasil tina nguatkeun solusi padet. Saatos quenching, éta disimpen dina suhu kamar, sarta karasa alloy terus ngaronjat alatan formasi kontinyu zona GP (tahap III). Prosés hardening sepuh ieu dina suhu kamar disebut sepuh alam.
I-kaayaan aslina;
II-kaayaan solusi padet;
III-sepuh alam (zona GP);
IVa-regression perlakuan dina 150 ~ 200 ℃ (redissolved di zone GP);
IVb—sepuh jieunan (fase θ”+θ');
V-overaging (θ”+θ'fase)
Dina tahap IV, alloy dipanaskeun nepi ka 150 ° C pikeun sepuh, sarta éfék hardening leuwih atra batan sepuh alam. Dina waktu ieu, produk présipitasi utamana fase θ ", nu miboga éfék strengthening greatest dina alloy Al-Cu. Lamun suhu sepuh ieu salajengna ngaronjat, fase présipitasi transisi tina θ "fase kana fase θ ', éfék hardening weakens, sarta karasa nurun, asupkeun tahap V. Sakur perlakuan sepuh anu merlukeun sepuh jieunan sarta tahap IV ieu disebut. Lamun karasa ngahontal nilai karasa maksimum nu alloy bisa ngahontal sanggeus sepuh (ie, tahap IVb), sepuh ieu disebut sepuh puncak. Lamun nilai karasa puncak teu ngahontal, mangka disebut under-sepuh atawa teu lengkep sepuh jieunan. Lamun nilai puncak geus meuntas jeung karasa nurun, mangka disebut leuwih-sepuh. Perawatan sepuh stabilisasi ogé kalebet kana sepuh. Zona GP kabentuk nalika sepuh alami pisan teu stabil. Lamun gancang dipanaskeun ka suhu nu leuwih luhur, kayaning ngeunaan 200 ° C, sarta diteundeun haneut keur waktu anu singget, zone GP bakal leyur deui kana solusi padet α. Lamun gancang tiis (quenched) saméméh fase transisi lianna kayaning θ "atawa θ' endapanana, alloy bisa dibalikkeun ka kaayaan quenched aslina. Fenomena ieu disebut "regression", nu mangrupakeun serelek karasa anu dituduhkeun ku garis dotted dina tahap IVa dina gambar.
Umur hardening mangrupa dadasar pikeun ngamekarkeun alloy aluminium panas-treatable, sarta pangabisa hardening umur na langsung patali jeung komposisi alloy jeung sistem perlakuan panas. Al-Si jeung Al-Mn alloy binér teu boga pangaruh hardening présipitasi sabab fase kasatimbangan langsung precipitated salila prosés sepuh, sarta mangrupakeun alloy aluminium non-panas-treatable. Sanajan alloy Al-Mg bisa ngabentuk zona GP jeung fase transisi β', aranjeunna ngan mibanda kamampuhan hardening présipitasi tangtu dina alloy magnésium tinggi. Al-Cu, Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si sareng Al-Zn-Mg-Cu alloy gaduh kamampuan hardening présipitasi anu kuat dina zona GP sareng fase transisi, sareng ayeuna mangrupikeun sistem alloy utama anu tiasa dirawat sareng dikuatkeun.
3.2 Sepuh Alami
Sacara umum, alloy aluminium nu bisa strengthened ku perlakuan panas boga pangaruh sepuh alam sanggeus quenching. Penguatan sepuh alami disababkeun ku zona GP. sepuh alam loba dipaké dina alloy Al-Cu jeung Al-Cu-Mg. Sepuh alam alloy Al-Zn-Mg-Cu lasts panjang teuing, sarta eta mindeng nyokot sababaraha bulan pikeun ngahontal tahap stabil, jadi sistem sepuh alam teu dipaké.
Dibandingkeun jeung sepuh jieunan, sanggeus sepuh alam, kakuatan ngahasilkeun alloy leuwih handap, tapi plasticity sarta kateguhan anu hadé, sarta lalawanan korosi leuwih luhur. Kaayaan aluminium super-teuas sistem Al-Zn-Mg-Cu rada béda. Résistansi korosi saatos sepuh buatan sering langkung saé tibatan saatos sepuh alami.
3.3 sepuh jieunan
Saatos perlakuan sepuh jieunan, alloy aluminium mindeng bisa ménta kakuatan ngahasilkeun pangluhurna (utamana fase transisi strengthening) jeung stabilitas organisasi hadé. Aluminium super-teuas, aluminium ngajalin jeung aluminium tuang utamana artifisial yuswa. Suhu sepuh sareng waktos sepuh gaduh pangaruh anu penting dina sipat alloy. Suhu sepuh biasana antara 120 ~ 190 ℃, sareng waktos sepuh henteu langkung ti 24h.
Salian sepuh jieunan single-tahap, alloy aluminium ogé bisa ngadopsi sistem sepuh jieunan gradasi. Nyaéta, pemanasan dilaksanakeun dua kali atanapi langkung dina suhu anu béda. Contona, alloy LC4 bisa umurna di 115 ~ 125 ℃ pikeun 2 ~ 4h lajeng di 160 ~ 170 ℃ pikeun 3 ~ 5h. sepuh bertahap teu ngan bisa nyata shorten waktu, tapi ogé ngaronjatkeun microstructure of Al-Zn-Mg jeung Al-Zn-Mg-Cu alloy, sarta nyata ngaronjatkeun résistansi stress korosi, kakuatan kacapean sarta kateguhan narekahan tanpa dasarna ngurangan sipat mékanis.
waktos pos: Mar-06-2025
