Przesycanie i starzenie: Stopy aluminium

Istnieje wiele przerobionych plastycznie i odlewanych stopów aluminium, które można umocnić w procesie utwardzania wydzieleniowego.

Korzyści

Właściwości mechaniczne obrabianych cieplnie komponentów można zoptymalizować, dobierając odpowiednie parametry i sekwencję procesów przesycania i starzenia. Dla niektórych stopów można na przykład poprawić odporność na korozję kosztem wytrzymałości i na odwrót.

W zależności od stopu i przekroju detalu w czasie przesycania mogą być stosowane różne metody chłodzenia. Optymalne dla detalu i zmniejszające nadmierne odkształcenia.

Aplikacje i materiały

Przesycaniu i starzeniu mogą podlegać przerobione plastycznie stopy z serii 2XXX (Al-Cu), 6XXX (Al-Mg-Si), 7XXX (Al-Zn-Mg-Cr) i 8XXX (Al-Li) i stopy odlewane z serii 2XX (Al-Cu), 3XX (Al-Mg-Si-Cu) i 7XX (Al-Zn).

Końcowe stany umocnień T4X, T5X, T6X i T7X są uzyskiwane jako funkcja gatunku stopu i wykonanej obróbki cieplnej. Stany umocnienia T3X i T8X są uzyskiwane dzięki zastosowaniu kombinacji obróbki cieplnej i cieplno-mechanicznej, takiej jak rozciąganie lub ściskanie prostych kształtów między operacjami przesycania i starzenia.

Często przerabianymi plastycznie stopami i stanami umocnienia są 2014-T4, 2014-T6, 2024-T3, 2024-T4, 2024-T6, 2024-T8, 2219-T3, 2219-T4, 2219-T6, 2219-T8, 2618-T6, 2618-T61, 6061-T4, 6061-T6, 7050-T74, 7075-T6, 7075-T73, 7075-T74, 7075-T76, 7175-T74. Do często odlewanych stopów należą A201-T7, A206-T7, C355-T6, A356-T6, A357-T6.

Dane procesowe

Przesycanie zazwyczaj odbywa się w zakresie temperatur od 450 do 575°C, po którym następuje szybkie chłodzenie w zimnej wodzie, gorącej wodzie, wrzącej wodzie (stan -T61), roztworze woda-polimer (glikol), mgle wodnej lub wymuszonym obiegu powietrza lub gazów technicznych. Starzenie naturalne do stanu T4 następuje w temperaturze otoczenia dla stopów 2XXX, 6XXX, 2XX i 3XX, przy czym większość uzyskuje stabilny stan po 96 godzinach. Sztuczne starzenie w zakresie temperatur od 93 do 245°C jest używane do uzyskania stanów T6 i T7X.

Natychmiast po oziębieniu po przesycaniu wszystkie stopy są względnie miękkie i można je ostrożnie formować lub prostować, o ile zostanie to wykonane w ciągu kilku godzin. Te stopy naturalnie umocnią się z czasem w temperaturze otoczenia, przy czym ich twardość będzie stopniowo rosła wraz z upływem czasu po ochłodzeniu. Można to zjawisko zahamować przez schłodzenie do temperatury nieco poniżej 0°C, jeśli  obrabiany detal będzie formowany lub wyprostować później niż kilka godzin po oziębieniu. Ochłodzenie do temperatury około minus – 23°C lub niższej jest wymagane w celu zachowania stanu przechłodzonego (AQ) przez czas przechowywania dłuższy niż kilka dni.

W celu uzyskania maksymalnej odkształcalności przed przesycaniem i starzeniem należy w pełni odprężyć te stopy w celu utworzenia stabilnego bardzo miękkiego stanu O, nagrzewając w zakresie od 400 do 425°C, a następnie powolnie ochładzając (28°C na godzinę lub wolniej) do temperatury poniżej 235°C, uformować, po czym przeprowadzić przesycanie i starzenie.