Dlaczego części ze stopów aluminium powinny być poddawane obróbce cieplnej?Jak wiemy, wiele odlewów aluminiowych spełnia wymagania użytkowe w warunkach odlewania i nie wymaga dalszej obróbki.Jednak w celu poprawy właściwości, wytrzymałości i ciągliwości odlewy aluminiowe i części ze stopów aluminium są zwykle przetwarzane w szeregu cykli ogrzewania i chłodzenia zwanych obróbką cieplną.Ta obróbka cieplna obejmuje trzy podstawowe operacje: rozpuszczanie, hartowanie i starzenie.Obróbka roztworem obejmuje ogrzewanie odlewu do temperatury bliskiej eutektyce w celu rozpuszczenia składników eutektycznych i utworzenia stałego, jednorodnego roztworu.
Po tej obróbce roztworem odlewy można hartować lub szybko schładzać, zwykle we wrzącej wodzie, co pomaga utrzymać jednorodny roztwór w temperaturze pokojowej.Trzecim etapem obróbki cieplnej odlewów aluminiowych jest naturalne lub sztuczne starzenie, które zwiększa wytrzymałość i twardość.Zasada utwardzania starzeniowego może być również wykorzystana do dostosowania obróbki cieplnej do każdego zastosowania.Połączenie tych trzech zabiegów cieplnych nazywa się łagodnymi.Głównym celem obróbki cieplnej odlewów aluminiowych jest opracowanie najlepszej kombinacji właściwości mechanicznych, która może spełnić kluczowe wymagania aplikacji elementów.
Trzy podstawowe operacje termiczne są zwykle łączone w cykl obróbki cieplnej, który zapewnia różne właściwości.Chociaż książki dotyczące odlewania aluminium dostarczają „typowych” lub „zalecanych” rozwiązań, czasu hartowania i starzenia oraz temperatury każdego stopu i odpuszczania, te cykle obróbki cieplnej są często zmienne i manipulowane w celu zmiany właściwości mechanicznych odlewów w celu spełnienia wytrzymałości i plastyczności wymagania dotyczące poszczególnych komponentów.Ostatnie badania obejmowały zastosowanie złóż fluidalnych w celu szybkiego osiągnięcia temperatury roztworu i zapewnienia szybszych cykli obróbki cieplnej.
Korzyści wynikające z przetwarzania i obróbki cieplnej odlewów aluminiowych i części ze stopów aluminium obejmują:
• Homogenizacja pierwiastków stopowych – jest to pierwiastek równomiernie rozłożony w całej osnowie, dzięki czemu wykonanie odlewu będzie jednolite;
• Odciążenie - naprężenia szczątkowe powstające podczas odlewania w wysokiej temperaturze i chłodzenia w temperaturze roztworu;Ogrzanie odlewu do średniej temperatury może zmniejszyć te naprężenia szczątkowe;
• Poprawiona stabilność wymiarowa i skrawalność – zmiany w mikrostrukturze mogą z czasem powodować rozrost odlewów;Zachować ścisłą tolerancję wymiarową w trakcie i po obróbce, a odlewy poddawać obróbce cieplnej w celu utworzenia stabilnych osadów;
• Poprawa właściwości mechanicznych – obróbka cieplna ma największe zastosowanie w poprawie właściwości mechanicznych i antykorozyjnych poprzez sferoidyzację cząstek faz składowych i utwardzanie wydzieleniowe.
Niewiele wymaganych właściwości jest zoptymalizowanych w jednym odlewie.Częściej obróbka cieplna jest kompromisem, który maksymalizuje wykorzystanie innych właściwości.Na przykład można poprawić wytrzymałość na rozciąganie i granicę plastyczności, ale skutkuje to mniejszym wydłużeniem.I odwrotnie, większe wydłużenie skutkuje niższą wytrzymałością na rozciąganie i granicą plastyczności.