Este artículo es una introducción al tratamiento térmico de aleaciones de aluminio, incluidos los tipos de tratamiento térmico, los códigos y los propósitos, las causas de defectos comunes y cómo evitarlos.
El tratamiento térmico de las piezas fundidas de aleación de aluminio se refiere al control de la temperatura de calentamiento, el tiempo de mantenimiento y la velocidad de enfriamiento de acuerdo con una especificación de tratamiento térmico específica, modificando la estructura de la aleación. Sus principales propósitos son mejorar las propiedades mecánicas, mejorar el rendimiento del procesamiento y lograr estabilidad dimensional.
Los procesos de tratamiento térmico para las piezas fundidas de aleación de aluminio se pueden clasificar en cuatro tipos principales: tratamiento de recocido, tratamiento de solución, tratamiento de envejecimiento y tratamiento cíclico. El tratamiento de envejecimiento se divide a su vez en subenvejecimiento, envejecimiento completo y sobreenvejecimiento.
El tratamiento de recocido implica calentar las piezas fundidas de aleación de aluminio a una temperatura relativamente alta, normalmente alrededor de 300 grados Celsius, mantenerla durante un tiempo determinado y luego enfriarla en el horno a temperatura ambiente. Este proceso se conoce como recocido. Durante el recocido, la solución sólida sufre una descomposición, las partículas de la fase secundaria se agregan, se eliminan las tensiones internas, se garantiza la estabilidad dimensional, se reduce la deformación y se aumenta la moldeabilidad.
El tratamiento de solución implica calentar las piezas fundidas a una temperatura de entre 300 y 500 grados Celsius, mantenerlas así durante aproximadamente dos horas, disolver por completo las fases solubles dentro de la aleación, seguido de un enfriamiento rápido en agua para lograr la máxima disolución de las fases de refuerzo en la aleación y fijarlas en su lugar para la prueba. Este proceso se denomina enfriamiento rápido, también conocido como tratamiento térmico o tratamiento en frío.
El tratamiento de envejecimiento, también conocido como templado a baja temperatura, implica calentar las piezas fundidas de aleación de aluminio previamente templadas a una temperatura específica, mantenerlas durante un tiempo determinado y luego enfriarlas a temperatura ambiente fuera de la habitación, estabilizando la estructura de la aleación. El subenvejecimiento se refiere al uso de una temperatura de envejecimiento más baja o un tiempo de retención más corto para lograr propiedades mecánicas integrales óptimas, mayor resistencia, buena plasticidad y tenacidad. El envejecimiento artificial completo se refiere al uso de una temperatura de envejecimiento más alta y un tiempo de retención más prolongado para lograr una mayor dureza.
El sobreenvejecimiento se refiere al calentamiento para el tratamiento de envejecimiento a una temperatura más alta para lograr una buena resistencia a la corrosión bajo tensión, una estructura estable y dimensiones geométricas. El tratamiento cíclico se refiere al enfriamiento de las fundiciones de aleación de aluminio a menos 50 grados Celsius o menos 70 grados Celsius, o menos, y mantenerlas durante dos o tres horas, luego calentar las fundiciones a menos de 350 grados Celsius, lo que provoca la contracción y expansión repetidas de la red de solución sólida en la aleación, lo que provoca un ligero desplazamiento de los granos cristalinos de varios elementos para lograr un estado estable. Este proceso de tratamiento térmico de calentamiento y enfriamiento repetido se llama tratamiento cíclico, se utiliza principalmente en la fabricación de piezas de precisión, y las fundiciones generales no se someten a dicho tratamiento.
El tratamiento térmico de aleación de aluminio comúnmente utiliza códigos estatales y sus propósitos:
*El código T1, envejecimiento artificial, tiene como objetivo aumentar la dureza, mejorar el rendimiento del procesamiento y mejorar la resistencia de aleaciones como ZL104 y ZL105.
*El código T2, recocido, tiene como objetivo eliminar tensiones internas, eliminar el endurecimiento por trabajo causado por el mecanizado, mejorar la estabilidad dimensional y aumentar la plasticidad de la aleación.
*Código T4, tratamiento en solución, tiene como objetivo aumentar la resistencia y la dureza, lograr la máxima plasticidad y una buena resistencia a la corrosión.
*Código T5, tratamiento de solución + subenvejecimiento, utilizado para lograr una resistencia suficientemente alta manteniendo una alta plasticidad, pero con una resistencia a la corrosión disminuida.
*Código T6, tratamiento de solución + envejecimiento completo, utilizado para lograr la máxima resistencia, pero con plasticidad y resistencia a la corrosión reducidas.
*El código T7, tratamiento de solución + templado de estabilización, tiene como objetivo mejorar la estabilidad dimensional y la resistencia a la corrosión manteniendo un alto rendimiento mecánico.
*Código T8, tratamiento de solución y templado de ablandamiento, tiene como objetivo lograr estabilidad dimensional, mejorar la plasticidad, pero reducir la resistencia.
Defectos y métodos de eliminación en el tratamiento térmico de aleaciones de aluminio:
Clasificación de los defectos del tratamiento térmico: propiedades mecánicas inadecuadas, temple desigual, deformación, agrietamiento, sobrecalentamiento
Tipos de defectos:
Propiedades mecánicas inadecuadas: se manifiesta como baja elongación en estado recocido; resistencia a la tracción y elongación inadecuadas en estado tratado en solución; resistencia a la tracción y elongación inadecuadas después del envejecimiento.
Causas:
1. Durante el recocido, temperatura de recocido baja o tiempo de retención insuficiente, o enfriamiento demasiado rápido.
2. Durante el tratamiento de la solución, la temperatura es demasiado baja, el tiempo de retención es insuficiente, el tiempo de transferencia para el enfriamiento es excesivo o la temperatura del agua de enfriamiento es excesivamente alta.
3. Envejecimiento insuficiente o excesivo debido a altas temperaturas o tiempo excesivo que produce una alta resistencia a la tracción pero un alargamiento inadecuado, o baja temperatura y tiempo corto que produce una baja resistencia a la tracción pero un alargamiento excesivo.
4. Desviación en la composición química de la aleación, como exceder los límites superiores de los componentes principales.
Métodos para eliminar defectos:
Re-recocido a temperatura más alta, o prolongación del tiempo de mantenimiento, o enfriamiento estricto con el horno.
Aumente la temperatura de tratamiento de la solución al rango límite superior o extienda el tiempo de retención, minimice el tiempo de transferencia para el enfriamiento mientras garantiza que no haya deformación ni agrietamiento, reduzca la temperatura del agua de enfriamiento o cambie el medio de enfriamiento a medio de enfriamiento orgánico "CL-1".
Ajustar la temperatura y el tiempo de envejecimiento después del tratamiento de resolución.
Ajustar las especificaciones del tratamiento térmico en función de la composición química específica y ajustar la composición química para las fundiciones posteriores.
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