Закаляване на алуминиеви сплави

[mmfsr]

Реших да съм креативен и отварям тема за закаляване на алуминиеви сплави. Нарочно не казвам алуминий ,защото той е рядко използваем в практиката. Какво е мнението ви за прокаляемостта на алуминиевите сплави в зависимост от химичния им състав . Кои алуминиеви сплави могат да се закаляват и защо . С колко се повишават механичните свойства на закаления алуминий и кои точно показатели?Какви са недостатъците и предимствата на закаляването на алуминиеви сплави и кога е изгодно това да се прави- конкретни случаи в практиката. Намира ли приложение закаляването на алуминиевите сплави в моделната практика?
Ще съм радостен , ако се започне дискусия по повдигнатите проблемни закалявания.

[gabriel.dimitrov]

Здравей. Отдавна не бях посещавал този форум, и днес забелязах тази тема.
Накратко...

Защото той е рядко използваем в практиката.

Да, като цяло е така, но тук-таме се използват и по-ниско легирани алум. сплави, особено когато цената е от значение. Ще дам пример: за тоководящи шини. Медта е много скъпа, алуминият е в пъти по-евтин, освен това чистият алуминий се заварява лесно.

Преди да се говори за термообработка на алум. сплави, нека първо ги разгледаме.
За улеснение на четящите, ще ползвам обозначенията от AWS (американците имат много добра система за 'маркиране' на алуминиевите сплави. И разбира се интуитивна.

Серии 1000 (1xxx)
Това е чистият Алум. Добра заваряемост. Лесно се обработва. Добра топлопроводимост и електропроводимост. (както горе написах използва се често за шини в трансформатори, за проводници и т.н. (Виждал съм изпълнение на индустриални 3-фазни трансформатори с бобини изцяло от алум.)

Серии 2000 (2xxx)
Основният легиращ елемент е медта. Висока якост чрез последваща термообработка, ниска корозионна устойчивост. Разбира се, както знаеш тези сплави се термообработват (тук е редно да се отбележи че алуминиевите сплави имат своите особености когато става дума за фазово превръщане.
/При стареене на AlCu сплавите, на границата между зърната се отделя Θ-фаза и това води до увеличаване на механичните качества на сплавта.Прилагат се два вида стареене - изкуствено и естествено. За предпочитане е естественото стареене./
Недостатъкът (и може би най-големият) при дуралуминиите е лошата заваряемост.
(Дуралуминиите съдържат и малък процент желязо и магнезий) Популярна сплав - 2024 Т3 (Д16-Т)


Серии 3000
Основен легиращ елемент - Манган. Тези сплави не биха възбудили интереса у повечето моделисти, както например сплавите от серия 6000 и 2000. Има широко приложение (включително и в техниката) там където няма някакви специални изисквания към якост. Манганът като легиращ елемент допринася за подобряване на мех. качества Не се подлага на термообработка. За сметка на това: добра заваряемост.

Серии 4000
Алуминий-силиций. Тази сплав преминава в течна фаза при по-ниска температура.

/Тук е важно да се отбележи че: Силицият и Магнезият се приемат за едновременно несъвместими в алуминиевите сплави. Това ще рече че ако в една сплав основният легиращ елемент е Магнезий, и се опитате да направите заварка със добавъчен материал на основата на Силиций, вероятността да се нацепи е много голяма. Разбира се, има изключение, и сплави които съдържат едновременно Силиций и Магнезий но в много малък процент.(под 1-1.5%, както ще се види по надолу при серии 6000)/
Добри леярски качества. AlMg5 (4043) се използва често като добавъчен материал при заваряване.

И сега време на по интересните

Серии 5000
Алуминиево-магнезиевите сплави са едни от най-често използваните и най-разпространените.
Много добри мех. качества. Много добра заваряемост (въпреки че при по-високо легираните сплави заваряемостта се влошава). Изключително добра корозионна устойчивост. Термообработването чрез закаляване не дава сериозно подобрение на мех. свойства на тези сплави. Стареенето подобрява мех. качества. При обработка чрез пластична деформация (изтегляне, щанцоване, мазгалене и т.н.), якостните показатели се подобряват.

Серии 6000
Алуминиеви сплави съдържащи Силиций и Магнезий в малък процент.
Ако например 4043 съдържа 5 процента Силиций, то 6063 съдържа прибл. 0.6% Mn и едва 0.3% Si !!
Термообработваеми (поради образуването на Mg2Si), добра заваряемост, Добри механични качества. Широко разпространение подобно на тези от серия 5000.

Серии 7000
Алуминий-Цинк.
Сигурно се досещаш, цинкът моментално влошава заваряемостта. При алум. сплави където основен легиращ елемент е Цинкът се наблюдават много добри механични качества. Термообработваеми. Допълнителни легиращи елементи могат да бъдат Магнезият, Медта и понякога Хром. Популярна сплав е 7075 (В-95).

След като набързо се запознахме с алум. сплави, веднага се вижда че те се делят на 2 основни вида: термо обработваеми и такива които не подлежат на термообработка.
Разбира се, алум. ламарина от не-термо обработваеми сплави също има много добри качества, поради легиращите елементи и последвалата студена обработка (в случая валцоване).

Закаляване: материалът се загрява с цел лег. елементи да се преминат в твърд разтвор. Чрез рязкото охлаждане "фиксира" лег. елементи в разтвора. Температура - 490-530 градуса по Целзий.
(Наситеният разтвор в последствие отделя CuAl2 тита-фаза).

Стареене: Изкуственото стареене се прилага след закаляването. Загрява се материалът за определено време. Температури 150-200. /За разлика от отвръщането, тук температурата трябва да се задържи дълго време, за да може да се отдели CuAl2 /
Естественото стареене при стайни температури може да отнеме часове, дни или месеци в зависимост от сплавта.
При стареенето, вторичните включвания които се отделят между зърната са тези които които играят основна роля за променяне на мех. качества на сплавта.

Кои алуминиеви сплави могат да се закаляват и защо.

След като си се запознал с написаното по горе, би следвало да си направиш следните изводи:
"Закаляването" на алуминиевите сплави е част от целият процес на термо-обработка.
То е ПЪРВАТА стъпка към постигане на крайният резултат, създавайки условията за стареене: свръхнаситен твърд разтвор, който в последствие да 'старее').

С колко се повишават механичните свойства на закаления алуминий и кои точно показатели?

Зависи от конкретиката на сплавта и термообработката. В някои случаи якостта на опън се повишава около 2 пъти!
Пример: Ст45 600 MPa, 2024 T3 (Д16Т) 500 МPa, 7075 T6 570 MPa.
Сплав 7075 без термообработка: 275 MPa
Разбира се материалите стават също и по-твърди и крехки...

Става късно...

[mmfsr]

Прекрасен преглед по темата. И актуален с новите означения на материалите. Моите информации биха били неактуални. Нещата преди години се наричаха по друг начин, независимо ,че същноста е една.
Неприятното е ,че търейки материал в складовете или по приятели,което се случва по-често, сам не знаеш какво е парчето метал,което са ти подарили. Затова и не се рискува с термични обработки в моделизмите,особено на сплави на алуминия.
Имах проблеми със стомани и сега вече не взимам от складове ,а ползвам атомобилни стомани от старото време и съм доволен. Опита ми да закаля СТ45 от магазина се оказа неуспешен.
Радвам се ,че има млади и учени колеги. Още веднъж благодарности за поста.