Термическая обработка алюминия предназначена для улучшения механических свойств материалов, устранения остаточных напряжений и улучшения обрабатываемости металлов. В зависимости от целей термическую обработку можно разделить на две категории: предварительную и окончательную.
Целью предварительной термической обработки является повышение производительности процесса, снятие внутренних напряжений и подготовка хорошей металлографической структуры для окончательной термической обработки. Процесс термической обработки включает отжиг, нормализацию, старение, закалку с отпуском и т.д.
1) Отжиг и нормализация
Отжиг и нормализация применяются для горячедеформированных алюминиевых заготовок. Углеродистая и легированная сталь с содержанием углерода более 0,5% часто отжигается для снижения твёрдости и облегчения резки; углеродистая и легированная сталь с содержанием углерода менее 0,5% используется для предотвращения прилипания к ножу при слишком низкой твёрдости. Также применяется нормализация. Отжиг и нормализация позволяют измельчить зерно и обеспечить однородную структуру, а также подготовить заготовку к последующей термической обработке. Отжиг и нормализация обычно проводятся после изготовления заготовки перед черновой механической обработкой.
2) Лечение старения
Старение в основном применяется для устранения внутренних напряжений, возникающих при изготовлении заготовок и механической обработке.
Во избежание чрезмерных транспортных затрат для деталей обычной точности достаточно одной обработки старением перед финишной обработкой. Однако для деталей с высокими требованиями к точности, таких как корпус координатно-расточного станка и т.п., следует проводить две или несколько процедур старения. Простые детали, как правило, не требуют обработки старением.
Помимо литья, для некоторых прецизионных деталей с низкой жёсткостью, таких как прецизионные винты, для устранения внутренних напряжений, возникающих в процессе обработки, и стабилизации точности обработки деталей часто применяют многократную обработку старением между черновой и получистовой обработкой. Для некоторых деталей валов обработку старением следует проводить также после процесса правки.
3) Закалка и отпуск
Закалка с отпуском – это высокотемпературный отпуск после закалки. Он позволяет получить равномерную и отпущенную структуру сорбита, что является подготовкой к снижению деформаций при поверхностной закалке и азотировании. Поэтому закалку с отпуском можно также использовать в качестве предварительного нагрева.
Благодаря лучшим комплексным механическим свойствам закаленных и отпущенных деталей ее можно использовать также в качестве окончательного процесса термической обработки для некоторых деталей, не требующих высокой твердости и износостойкости.
Целью окончательной термической обработки является улучшение механических свойств, таких как твёрдость, износостойкость и прочность. Процесс термической обработки включает закалку, цементацию и закалку, а также азотирование.
1) Закалка
Закалка подразделяется на поверхностную и общую. Поверхностная закалка широко применяется благодаря малой деформации, окислению и обезуглероживанию, а также обладает такими преимуществами, как высокая внешняя прочность и хорошая износостойкость при сохранении высокой внутренней вязкости и высокой ударной вязкости. Для улучшения механических свойств деталей, подвергнутых поверхностной закалке, часто требуется предварительная термическая обработка, такая как закалка с отпуском или нормализация. Основные технологические процессы включают: штамповку, ковку, нормализацию, отжиг, черновую механическую обработку, закалку с отпуском, получистовую обработку, поверхностную закалку, чистовую обработку.
2) Цементация и закалка
Цементация с закалкой сначала повышает содержание углерода в поверхностном слое детали, а после закалки поверхностный слой приобретает высокую твёрдость, сохраняя при этом определённую прочность, высокую вязкость и пластичность. Цементация подразделяется на полную и частичную. При частичной цементации следует принимать меры по предотвращению просачивания в нецементированные детали. Поскольку цементация с закалкой вызывает значительные деформации, а глубина цементации обычно составляет от 0,5 до 2 мм, процесс цементации обычно проводится между получистовой и чистовой обработкой.
Технологический процесс обычно включает следующие этапы: вырубка, ковка, нормализация, черновая обработка, получистовая обработка, цементация с закалкой, чистовая обработка. Если нецементированная часть цементируемой и закалочной части проходит процесс удаления избыточного цементированного слоя после увеличения припусков, то процесс удаления избыточного цементированного слоя следует осуществлять после цементации с закалкой, перед закалкой.
3) Азотирование
Азотирование – это процесс инфильтрации атомов азота в поверхность металла для получения слоя азотсодержащих соединений. Азотированный слой может повысить твёрдость, износостойкость, усталостную прочность и коррозионную стойкость поверхности детали. Поскольку температура азотирования низкая, деформация невелика, а слой азотирования тонкий, обычно не более 0,6–0,7 мм, азотирование следует проводить как можно позже. Для уменьшения деформации при азотировании обычно применяют высокотемпературный отпуск для снятия напряжений.
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Alumin
Время публикации: 04 сентября 2023 г.
