Il trattamento termico dell'alluminio è un processo importante nelle fabbriche di profili in alluminio e una procedura di produzione con requisiti rigorosi in officina. Il suo scopo è modificare la struttura interna dell'alluminio attraverso il riscaldamento, il mantenimento e il raffreddamento, ottenendo così le proprietà desiderate. Temperature di riscaldamento, tempi di mantenimento e metodi di raffreddamento diversi daranno come risultato strutture e proprietà diverse del metallo, sottoponendolo a diversi stati di trattamento termico.
Le leghe di alluminio deformate si dividono in due categorie principali: leghe di alluminio non-trattabili termicamente-e leghe di alluminio-trattabili termicamente.
Manipolazione Conseguenze anomale: Surriscaldamento: si riferisce al deterioramento delle proprietà meccaniche causato da temperature di riscaldamento eccessivamente elevate e tempi di mantenimento prolungati durante il trattamento termico, che provocano grani grossolani. Viene comunemente risolto utilizzando processi di normalizzazione. Combustione eccessiva: si verifica quando la temperatura di riscaldamento è troppo elevata, causando non solo la crescita dei grani ma anche l'indebolimento dei bordi dei grani, come la fusione e l'ossidazione dei bordi dei grani. Nei casi di sovracombustione, oltre ad una notevole struttura della matrice, lungo i bordi del grano sono distribuiti ossidi neri. Il materiale sovracombusto può essere solo rottamato e rifuso. Temperature di riscaldamento eccessivamente elevate non solo portano a grani grossolani, ma causano anche ossidazione locale o fusione ai bordi dei grani, con conseguente indebolimento dei bordi dei grani, denominato sovracombustione. Dopo che l'acciaio è stato bruciato eccessivamente, le sue prestazioni si deteriorano gravemente e durante la tempra possono verificarsi crepe. La struttura bruciata non può essere ripristinata e deve essere demolita. Pertanto, è necessario evitare il sovraccarico nel lavoro pratico.
Cos'è il surriscaldamento? Cos'è l'overburning? Cosa li causa? Come possono essere prevenuti e risolti?
Risposta:
① Il surriscaldamento si verifica quando la temperatura di riscaldamento è troppo elevata o il materiale viene mantenuto ad alta temperatura per troppo tempo, causando grani grossolani. Dopo la tempra, la struttura diventa-simile ad un ago.
② La combustione eccessiva si verifica quando la temperatura di riscaldamento è troppo elevata o il materiale viene mantenuto ad una temperatura elevata per troppo tempo, con conseguente ossidazione superficiale del pezzo. I pezzi bruciati non possono essere ris-spenti e devono essere scartati.
Come prevenire: verificare se i materiali sono corretti, sviluppare un processo ragionevole, calibrare gli strumenti di controllo prima del trattamento termico, scegliere correttamente le temperature, non aumentare la temperatura di raffreddamento o estendere autonomamente il tempo di mantenimento, segnalare eventuali problemi in tempo. Rimedi: I pezzi leggermente surriscaldati possono essere risolti prolungando il tempo di rinvenimento. Pezzi fortemente surriscaldati possono essere sottoposti a normalizzazione per affinare la grana; se una normalizzazione non raffina i grani, è possibile eseguire una seconda normalizzazione, seguita da un trattamento termico secondo la procedura regolare. I pezzi bruciati non possono essere risolti e devono essere rottamati.
Codici di trattamento termico: T1-Invecchiamento artificiale, T2-Ricottura, T4-Trattamento di soluzione più invecchiamento naturale, T5-Trattamento di soluzione più invecchiamento artificiale incompleto, T6-Trattamento di soluzione più invecchiamento artificiale completo, T7-Trattamento di soluzione più trattamento di stabilizzazione.
Trattamento della soluzione: si riferisce al riscaldamento della lega in una regione monofase-a temperatura elevata-, mantenendola a quella temperatura per consentire alle fasi in eccesso di dissolversi completamente nella soluzione solida, quindi raffreddandola rapidamente per ottenere una soluzione solida sovrasatura.
Invecchiamento artificiale incompleto: utilizza una temperatura di invecchiamento relativamente bassa o un tempo di mantenimento più breve per ottenere eccellenti proprietà meccaniche complessive, il che significa resistenza relativamente elevata, buona plasticità e tenacità, ma la resistenza alla corrosione può essere relativamente bassa.
Invecchiamento artificiale completo: utilizza una temperatura di invecchiamento relativamente elevata e un tempo di mantenimento più lungo per ottenere la massima durezza e la massima resistenza alla trazione, ma con un allungamento inferiore.
Trattamento di stabilizzazione: un trattamento termico progettato per garantire che la forma e i cambiamenti dimensionali di un pezzo rimangano entro limiti specificati durante il servizio a lungo-termine. Il trattamento termico delle leghe di alluminio differisce da quello dell'acciaio al carbonio; le leghe di alluminio hanno un basso punto di fusione, sono soggette a surriscaldamento e combustione, hanno una piccola deviazione consentita nella temperatura di riscaldamento e richiedono un'elevata precisione degli strumenti di misurazione della temperatura. Se la temperatura di riscaldamento e mantenimento si discosta troppo, lo scopo del rafforzamento potrebbe non essere raggiunto.
Durante l'elaborazione è necessario prestare attenzione ai seguenti punti:
1. I pezzi da riscaldare devono essere disposti ordinatamente nella camera del forno e la temperatura del forno deve garantire che vengano riscaldati in modo uniforme.
2. Le regolazioni della temperatura sono legate alla forma e alle dimensioni del pezzo; il tempo di trasferimento per il quench dovrebbe essere il più breve possibile, generalmente t < 6 secondi.
3. È necessario che il regolatore di temperatura del forno di trattamento termico sia in buone condizioni e con prestazioni stabili, evitando anche deviazioni di temperatura causate dall'inerzia termica del calore residuo nella camera del forno. Ciò ci impone di monitorare e regolare tempestivamente la temperatura di riscaldamento. In questo modo è possibile soddisfare i requisiti di qualità di rafforzamento dei pezzi.
Le leghe di alluminio deformabili che non possono essere rinforzate mediante trattamento termico sono quelle il cui contenuto di elementi di lega rientra nell'intervallo della Zona 1, o alcune leghe il cui contenuto supera leggermente l'intervallo della Zona 1, ma l'effetto di rafforzamento non è significativo. Queste leghe hanno generalmente una buona resistenza alla corrosione e sono comunemente chiamate leghe di alluminio resistenti alla ruggine-. Le principali leghe di alluminio deformabili non rinforzabili e deformabili da trattamento termico-comprendono l'alluminio puro, le leghe della serie Al-Mg e le leghe della serie Al-Mn. Gli esempi includono 1060, 1050, 1100 (alluminio puro), 5A02, 5A03, 5A06, 5056, 5456, 5083 (serie Al-Mg) e 3A21 (serie Al-Mn).
