Annealing lan quenching lan tuwa minangka jinis perawatan panas dhasar saka wesi aluminium. Annealing minangka perawatan softening, tujuane kanggo nggawe campuran seragam lan stabil ing komposisi lan struktur, ngilangi hardening karya, lan mulihake plastisitas campuran. Quenching lan tuwa minangka perawatan panas sing nguatake, tujuane kanggo nambah kekuatan paduan, lan utamane digunakake kanggo paduan aluminium sing bisa dikuatake kanthi perawatan panas.
1 Annealing
Miturut syarat produksi beda, aluminium alloy annealing dipérang dadi sawetara formulir: ingot homogenization annealing, billet annealing, intermediate annealing lan produk rampung annealing.
1.1 Ingot homogenisasi anil
Ing kahanan kondensasi kanthi cepet lan kristalisasi non-keseimbangan, ingot kudu duwe komposisi lan struktur sing ora rata, lan uga duwe stres internal sing gedhe. Kanggo ngganti kahanan iki lan nambah processability panas ingot, annealing homogenization umume dibutuhake.
Supaya kanggo ningkataké panyebaran atom, suhu sing luwih dhuwur kudu dipilih kanggo homogenization annealing, nanging kudu ora ngluwihi titik leleh kurang eutektik titik leleh saka alloy. Umumé, suhu annealing homogenization 5 ~ 40 ℃ luwih murah tinimbang titik leleh, lan wektu annealing biasane antarane 12 ~ 24h.
1.2 Billet anil
Annealing billet nuduhake annealing sadurunge deformasi kadhemen pisanan sajrone pangolahan tekanan. Tujuane kanggo nggawe billet entuk struktur sing seimbang lan duwe kapasitas deformasi plastik maksimal. Contone, suhu mburi rolling saka panas-mbalek aluminium alloy slab punika 280 ~ 330 ℃. Sawise cooling cepet ing suhu kamar, kedadean hardening karya ora bisa rampung ngilangi. Utamane, kanggo wesi aluminium sing dikuatake kanthi panas, sawise pendinginan kanthi cepet, proses recrystallization durung rampung, lan solusi padhet supersaturated durung rampung decomposed, lan bagean saka hardening karya lan efek quenching isih disimpen. Iku angel kanggo kadhemen muter langsung tanpa annealing, supaya billet annealing dibutuhake. Kanggo wesi aluminium sing dikuatake kanthi ora panas, kayata LF3, suhu annealing yaiku 370 ~ 470 ℃, lan pendinginan udara ditindakake sawise tetep anget nganti 1,5 ~ 2,5 jam. Suhu billet lan annealing sing digunakake kanggo pangolahan tabung sing ditarik kadhemen kudu luwih dhuwur, lan suhu watesan ndhuwur bisa dipilih. Kanggo wesi aluminium sing bisa dikuwatake kanthi perawatan panas, kayata LY11 lan LY12, suhu annealing billet yaiku 390 ~ 450 ℃, disimpen ing suhu iki kanggo 1 ~ 3h, banjur digawe adhem ing tungku nganti ngisor 270 ℃ ing tingkat ora luwih saka 30 ℃ / h lan banjur hawa adhem metu saka pawon.
1.3 Anil penengah
Intermediate annealing nuduhake annealing antarane proses deformasi kadhemen, tujuane kanggo ngilangi hardening karya kanggo nggampangake deformasi kadhemen terus. Umumé ngandika, sawise materi wis annealed, iku bakal angel kanggo terus karya kadhemen tanpa annealing penengah sawise ngalami 45 ~ 85% ewah-ewahan bentuk kadhemen.
Sistem proses annealing penengah ing dasare padha karo annealing billet. Miturut syarat derajat deformasi kadhemen, annealing penengah bisa dipérang dadi telung jinis: annealing lengkap (total deformasi ε≈60 ~ 70%), annealing prasaja (ε≤50%) lan annealing tipis (ε≈30 ~ 40%). Loro sistem annealing pisanan padha karo billet annealing, lan sing terakhir digawe panas ing 320 ~ 350 ℃ kanggo 1.5 ~ 2h lan banjur online digawe adhem.
1.4. anil produk rampung
Anil produk rampung yaiku perawatan panas pungkasan sing menehi materi organisasi lan mekanik tartamtu miturut syarat kondisi teknis produk.
Anil produk rampung bisa dipérang dadi annealing suhu dhuwur (produksi produk alus) lan annealing suhu rendah (produksi produk semi-hard ing macem-macem negara). Anil suhu dhuwur kudu mesthekake yen struktur rekristalisasi lengkap lan plastisitas sing apik bisa diduweni. Ing kondisi kanggo mesthekake yen materi entuk struktur lan kinerja apik, wektu nyekeli ngirim ora dawa banget. Kanggo wesi aluminium sing bisa dikuatake kanthi perawatan panas, kanggo nyegah efek pendinginan pendinginan udara, tingkat pendinginan kudu dikontrol kanthi ketat.
Suhu rendah annealing kalebu kaku relief annealing lan sebagean softening annealing, kang utamané dipigunakaké kanggo aluminium murni lan perawatan non-panas dikuatake alloy aluminium. Ngrumusake sistem annealing suhu sing kurang minangka tugas sing rumit banget, sing ora mung kudu nimbang suhu annealing lan wektu ditahan, nanging uga kudu nimbang pengaruh impurities, derajat paduan, deformasi kadhemen, suhu annealing penengah lan suhu deformasi panas. Kanggo ngrumusake sistem annealing suhu sing kurang, perlu kanggo ngukur kurva owah-owahan ing antarane suhu annealing lan sifat mekanik, banjur nemtokake sawetara suhu annealing miturut indikator kinerja sing ditemtokake ing kondisi teknis.
2 Ngilangi
Ing quenching saka alloy aluminium uga disebut perawatan solusi, kang kanggo dissolve minangka akeh unsur alloying ing logam minangka phase kapindho menyang solusi ngalangi sabisa liwat panas-suhu dhuwur, ngiring dening cooling cepet kanggo nyandhet udan saka phase kapindho, kanthi mangkono entuk solusi ngalangi α basis aluminium supersaturated, kang uga disiapake kanggo perawatan tuwa sabanjuré.
Premis kanggo entuk solusi padhet α supersaturated yaiku kelarutan fase kapindho ing paduan ing aluminium kudu nambah kanthi signifikan kanthi kenaikan suhu, yen ora, tujuan perawatan solusi padhet ora bisa ditindakake. Umume unsur paduan ing aluminium bisa mbentuk diagram fase eutektik kanthi karakteristik iki. Njupuk alloy Al-Cu minangka conto, suhu eutektik punika 548 ℃, lan kelarutan suhu kamar saka tembaga ing aluminium kurang saka 0,1%. Nalika digawe panas nganti 548 ℃, kelarutan mundhak dadi 5,6%. Mulane, wesi Al-Cu sing ngemot kurang saka 5,6% tembaga mlebu ing wilayah α fase siji sawise suhu pemanasan ngluwihi garis solvus, yaiku, fase kapindho CuAl2 rampung larut ing matriks, lan solusi padat α supersaturated siji bisa dipikolehi sawise quenching.
Quenching minangka operasi perawatan panas sing paling penting lan paling nuntut kanggo wesi aluminium. Tombol iku kanggo milih suhu panas quenching cocok lan mesthekake tingkat cooling quenching cukup, lan kanggo strictly ngontrol suhu pawon lan nyuda ewah-ewahan bentuk quenching.
Prinsip milih suhu quenching kanggo nambah suhu panas quenching sabisa nalika mesthekake yen wesi aluminium ora overburn utawa pari-parian tuwuh banget, supaya minangka kanggo nambah supersaturation saka solusi ngalangi α lan kekuatan sawise perawatan tuwa. Umume, tungku pemanasan campuran aluminium mbutuhake akurasi kontrol suhu tungku ing ± 3 ℃, lan udhara ing tungku dipeksa kanggo sirkulasi kanggo njamin keseragaman suhu tungku.
Overburning saka paduan aluminium disababaké déning leleh sebagean saka komponen kurang-titik leleh nang logam, kayata binar utawa multi-elemen eutektik. Overburning ora mung nyebabake nyuda sifat mekanik, nanging uga nduwe pengaruh serius ing resistensi korosi saka wesi. Mulane, yen wesi aluminium wis overburned, iku ora bisa ngilangi lan produk alloy kudu scrapped. Suhu overburning nyata saka alloy aluminium utamané ditemtokake dening komposisi alloy lan isi impurity, lan uga ana hubungane karo negara Processing alloy. Suhu overburning produk sing wis ngalami proses deformasi plastik luwih dhuwur tinimbang casting. Sing luwih gedhe Processing ewah-ewahan bentuk, sing luwih gampang kanggo non-keseimbangan kurang-titik leleh-titik komponen dissolve menyang matriks nalika digawe panas, supaya suhu overburning nyata mundhak.
Tingkat cooling sajrone quenching alloy aluminium duweni pengaruh sing signifikan ing kemampuan penguatan tuwa lan resistensi korosi. Sajrone proses quenching saka LY12 lan LC4, iku perlu kanggo mesthekake yen solusi ngalangi α ora decompose, utamané ing area sensitif suhu 290 ~ 420 ℃, lan tingkat cooling cekap gedhe dibutuhake. Biasane, tingkat cooling kudu luwih saka 50 ℃ / s, lan kanggo alloy LC4, kudu tekan utawa ngluwihi 170 ℃ / s.
Medium quenching sing paling umum digunakake kanggo paduan aluminium yaiku banyu. Praktek produksi nuduhake yen luwih akeh tingkat cooling sajrone quenching, luwih akeh kaku residual lan deformasi residual saka materi sing dipateni utawa benda kerja. Mulane, kanggo workpieces cilik karo wangun prasaja, suhu banyu bisa rada ngisor, umume 10 ~ 30 ℃, lan ngirim ora ngluwihi 40 ℃. Kanggo workpieces karo wangun Komplek lan beda gedhe ing kekandelan tembok, kanggo ngurangi ewah-ewahan bentuk quenching lan retak, suhu banyu kadhangkala bisa tambah kanggo 80 ℃. Nanging, kudu dicathet yen nalika suhu banyu tangki quenching mundhak, kekuwatan lan ketahanan karat saka bahan kasebut uga mudhun.
3. Sepuh
3.1 Transformasi organisasi lan owah-owahan kinerja nalika tuwa
Solusi padat α supersaturated sing dipikolehi kanthi quenching minangka struktur sing ora stabil. Nalika digawe panas, bakal decompose lan malih dadi struktur keseimbangan. Njupuk alloy Al-4Cu minangka conto, struktur keseimbangane kudu α + CuAl2 (fase θ). Nalika solusi padhet supersaturated α fase siji sawise quenching digawe panas kanggo tuwa, yen suhu cukup dhuwur, fase θ bakal diendhani langsung. Yen ora, bakal ditindakake kanthi bertahap, yaiku, sawise sawetara tahap transisi penengah, fase keseimbangan akhir CuAl2 bisa digayuh. Tokoh ing ngisor iki nggambarake karakteristik struktur kristal saben tahap presipitasi sajrone proses penuaan paduan Al-Cu. Gambar a. punika struktur kisi kristal ing negara quenched. Ing wektu iki, iki minangka solusi padhet supersaturated fase siji, lan atom tembaga (titik ireng) disebarake kanthi merata lan acak ing kisi matriks aluminium (titik putih). Gambar b. nuduhake struktur kisi ing tahap awal udan. Atom tembaga wiwit konsentrasi ing area tartamtu saka kisi matriks kanggo mbentuk area Guinier-Preston, sing disebut area GP. Zona GP cilik banget lan bentuke cakram, kanthi diameter sekitar 5 ~ 10μm lan kekandelan 0.4 ~ 0.6nm. Jumlah zona GP ing matriks gedhe banget, lan Kapadhetan distribusi bisa tekan 10¹⁷~10¹⁸cm-³. Struktur kristal zona GP isih padha karo matriks, loro-lorone kubik berpusat ing pasuryan, lan njaga antarmuka sing koheren karo matriks. Nanging, amarga ukuran atom tembaga luwih cilik tinimbang atom aluminium, pengayaan atom tembaga bakal nyebabake kisi kristal sing cedhak karo wilayah kasebut nyusut, sing nyebabake distorsi kisi.
Diagram skematis saka owah-owahan struktur kristal paduan Al-Cu nalika tuwa
Gambar a. Negara Quenched, solusi padhet α fase siji, atom tembaga (titik ireng) disebarake kanthi rata;
Gambar b. Ing tahap awal tuwa, zona GP dibentuk;
Gambar c. Ing tahap pungkasan tuwa, fase transisi semi-koheren dibentuk;
Gambar d. Penuaan suhu dhuwur, udan fase keseimbangan sing ora koheren
Zona GP minangka produk pre-precipitation pisanan sing katon nalika proses penuaan paduan aluminium. Ngluwihi wektu tuwa, utamane nambah suhu tuwa, uga bakal mbentuk fase transisi penengah liyane. Ing paduan Al-4Cu, ana fase θ "lan θ' sawise zona GP, lan pungkasane fase keseimbangan CuAl2 tekan. θ" lan θ' loro-lorone fase transisi saka fase θ, lan struktur kristal minangka kisi persegi, nanging konstanta kisi beda. Ukuran θ luwih gedhe tinimbang zona GP, isih bentuk cakram, kanthi diameter sekitar 15 ~ 40nm lan kekandelan 0.8 ~ 2.0nm. Terus njaga antarmuka sing koheren karo matriks, nanging tingkat distorsi kisi luwih kuat. Nalika transisi saka θ "kanggo θ' phase, ukuran wis thukul kanggo 20 ~ 600nm, kekandelan punika 10 ~ 15nm, lan antarmuka koheren uga sebagian numpes, dadi antarmuka semi-koheren, minangka ditampilake ing Figure c. Produk pungkasan saka presipitasi tuwa iku fase keseimbangn θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ θ antarmuka non-koheren, minangka ditampilake ing Figure d.
Miturut kahanan ing ndhuwur, urutan udan Al-Cu lawas yaiku αs→α + GP zone→α+θ”→α+θ'→α+θ. Tahap struktur penuaan gumantung saka komposisi campuran lan spesifikasi penuaan. Ana asring luwih saka siji produk tuwa ing negara sing padha. Sing luwih dhuwur suhu tuwa, luwih cedhak karo struktur keseimbangan.
Sajrone proses tuwa, zona GP lan fase transisi precipitated saka matriks ukuran cilik, Highly buyar, lan ora gampang deformed. Ing wektu sing padha, padha nyebabake distorsi kisi ing matriks lan mbentuk kolom kaku, sing nduwe pengaruh sing signifikan ing gerakan dislokasi, saéngga nambah resistensi kanggo deformasi plastik saka campuran lan nambah kekuatan lan kekerasan. Fenomena hardening tuwa iki diarani precipitation hardening. Tokoh ing ngisor iki nggambarake owah-owahan atose alloy Al-4Cu sajrone quenching lan perawatan tuwa ing wangun kurva. Tahap I ing gambar kasebut nuduhake kekerasan paduan ing negara asline. Amarga sejarah kerja panas sing beda, kekerasan saka negara asli bakal beda-beda, umume HV = 30 ~ 80. Sawise dadi panas ing 500 ℃ lan quenching (tahap II), kabeh atom tembaga sing dipun bibaraken menyang matriks kanggo mbentuk siji-phase supersaturated α solusi padhet karo HV=60, kang kaping pindho hard saka atose ing negara anil (HV=30). Iki minangka asil penguatan solusi sing padhet. Sawise quenching, diselehake ing suhu kamar, lan atose saka wesi terus-terusan tambah amarga tatanan terus zona GP (tataran III). Proses hardening tuwa ing suhu kamar diarani penuaan alami.
I - negara asli;
II - negara solusi padhet;
III - tuwa alam (zona GP);
IVa - perawatan regresi ing 150 ~ 200 ℃ (redissolved ing zona GP);
IVb—penuaan buatan (fase θ”+θ');
V - overaging (fase θ”+θ')
Ing tataran IV, wesi digawe panas nganti 150 ° C kanggo tuwa, lan efek hardening luwih ketok tinimbang tuwa alam. Ing wektu iki, prodhuk udan utamané fase θ ", sing nduweni efek penguatan paling gedhe ing wesi Al-Cu. Yen suhu tuwa luwih tambah, fase udan transisi saka fase θ" menyang fase θ ', efek hardening dadi lemah, lan kekerasan mudhun, mlebu ing tahap V. Sembarang perawatan penuaan sing diarani lan gawean kategori IV. Yen atose tekan nilai atose maksimum sing alloy bisa tekan sawise tuwa (yaiku, tahap IVb), tuwa iki disebut tuwa puncak. Yen nilai kekerasan puncak ora tekan, diarani penuaan buatan utawa ora lengkap. Yen nilai puncak wis nyabrang lan atose mudhun, diarani over-aging. Perawatan penuaan stabil uga kalebu over-tuwa. Zona GP sing dibentuk nalika tuwa alami banget ora stabil. Nalika dipanasake kanthi cepet nganti suhu sing luwih dhuwur, kayata udakara 200 ° C, lan tetep anget kanggo wektu sing cendhak, zona GP bakal larut maneh menyang larutan padat α. Yen digawe adhem kanthi cepet (quenched) sadurunge fase transisi liyane kayata θ "utawa θ' endapan, wesi bisa dibalèkaké menyang negara quenched asli. Fenomena iki disebut "regression", yaiku drop atose sing dituduhake dening garis burik ing tataran IVa ing gambar.
Umur hardening minangka basis kanggo ngembangake wesi aluminium sing bisa diobati panas, lan kemampuan hardening umure langsung ana hubungane karo komposisi campuran lan sistem perawatan panas. Al-Si lan Al-Mn paduan biner ora duweni efek hardening udan amarga fase keseimbangn langsung precipitated sak proses tuwa, lan non-panas-treatable paduan aluminium. Sanajan paduan Al-Mg bisa mbentuk zona GP lan fase transisi β', nanging mung nduweni kemampuan hardening presipitasi tartamtu ing paduan magnesium dhuwur. Al-Cu, Al-Cu-Mg, Al-Mg-Si lan Al-Zn-Mg-Cu wesi nduweni kemampuan hardening presipitasi sing kuat ing zona GP lan fase transisi, lan saiki minangka sistem paduan utama sing bisa diobati panas lan dikuatake.
3.2 Tuwa Alami
Umume, wesi aluminium sing bisa dikuatake kanthi perawatan panas duwe efek penuaan alami sawise quenching. Penguatan penuaan alami disebabake zona GP. Penuaan alami digunakake ing paduan Al-Cu lan Al-Cu-Mg. Penuaan alami saka wesi Al-Zn-Mg-Cu tahan suwe banget, lan asring njupuk sawetara sasi kanggo nggayuh tahap sing stabil, mula sistem penuaan alami ora digunakake.
Dibandhingake karo tuwa Ponggawa, sawise tuwa alam, kekuatan ngasilaken saka alloy luwih murah, nanging plasticity lan kateguhan luwih apik, lan resistance karat luwih dhuwur. Kahanan aluminium super-hard sistem Al-Zn-Mg-Cu rada beda. Ketahanan korosi sawise tuwa buatan asring luwih apik tinimbang sawise tuwa alami.
3.3 tuwa Ponggawa
Sawise perawatan tuwa gawean, wesi aluminium asring bisa entuk kekuatan ngasilaken paling dhuwur (utamane penguatan fase transisi) lan stabilitas organisasi sing luwih apik. Aluminium super-hard, aluminium palsu lan aluminium cast utamané artificially umur. Suhu tuwa lan wektu tuwa duweni pangaruh penting marang sifat paduan. Suhu tuwa biasane antarane 120 ~ 190 ℃, lan wektu tuwa ora ngluwihi 24h.
Saliyane tuwa gawean siji-tataran, wesi aluminium uga bisa nggunakake sistem tuwa Ponggawa graded. Yaiku, pemanasan ditindakake kaping pindho utawa luwih ing suhu sing beda. Contone, alloy LC4 bisa umur ing 115 ~ 125 ℃ kanggo 2 ~ 4h lan banjur ing 160 ~ 170 ℃ kanggo 3 ~ 5h. tuwa bertahap ora mung bisa Ngartekno shorten wektu, nanging uga nambah microstructure saka Al-Zn-Mg lan Al-Zn-Mg-Cu wesi, lan Ngartekno nambah resistance karat kaku, kekuatan lemes lan kateguhan fraktur tanpa Sejatine nyuda mechanical.
wektu Post: Mar-06-2025
