Роль термічної обробки алюмінію полягає в покращенні механічних властивостей матеріалів, усуненні залишкових напружень та покращенні оброблюваності металів. Залежно від різних цілей термічної обробки, процеси можна розділити на дві категорії: попередня термічна обробка та остаточна термічна обробка.
Метою попередньої термічної обробки є покращення продуктивності обробки, усунення внутрішніх напружень та підготовка якісної металографічної структури для остаточної термічної обробки. Процес термічної обробки включає відпал, нормалізацію, старіння, гартування та відпуск тощо.
1) Відпал та нормалізація
Відпал та нормалізація використовуються для гарячеоброблених алюмінієвих заготовок. Вуглецева та легована сталь із вмістом вуглецю понад 0,5% часто відпалюються для зменшення їхньої твердості та полегшення різання; вуглецева та легована сталь із вмістом вуглецю менше 0,5% використовуються, щоб уникнути прилипання до ножа, коли твердість занадто низька. Також використовується нормалізаційна обробка. Відпал та нормалізація все ще можуть подрібнити зерно та зробити його однорідним, а також підготувати до подальшої термічної обробки. Відпал та нормалізація зазвичай проводяться після виготовлення заготовки та перед чорновою обробкою.
2) Лікування старіння
Обробка старінням використовується в основному для усунення внутрішніх напружень, що виникають під час виготовлення та механічної обробки заготовок.
Щоб уникнути надмірного транспортного навантаження, для деталей із загальною точністю достатньо організувати одну обробку старінням перед чистовою обробкою. Однак для деталей з високими вимогами до точності, таких як корпус координатно-розточувального верстата тощо, слід організувати дві або кілька процедур обробки старінням. Прості деталі, як правило, не потребують обробки старінням.
Окрім лиття, для деяких прецизійних деталей з низькою жорсткістю, таких як прецизійні гвинти, для усунення внутрішніх напружень, що виникають під час обробки, та стабілізації точності обробки деталей часто проводять кілька обробок старінням між чорновою та напівчистовою обробкою. Для деяких деталей валів обробку старінням також слід проводити після процесу випрямлення.
3) Гартування та відпуск
Гартування та відпуск – це високотемпературний відпуск після гартування. Він дозволяє отримати однорідну та відпущену структуру сорбіту, що є підготовкою для зменшення деформації під час обробки поверхні гартуванням та азотуванням. Тому гартування та відпуск також можна використовувати як попередню обробку нагріванням.
Завдяки кращим комплексним механічним властивостям деталей, що піддаються гартуванню та відпуску, його також можна використовувати як остаточний процес термічної обробки для деяких деталей, які не потребують високої твердості та зносостійкості.
Метою остаточної термічної обробки є покращення механічних властивостей, таких як твердість, зносостійкість та міцність. Процес термічної обробки включає гартування, цементацію та гартування, а також азотування.
1) Гартування
Гартування поділяється на поверхневе гартування та загальне гартування. Серед них поверхневе гартування широко використовується завдяки незначній деформації, окисленню та зневуглецюванню, а поверхневе гартування також має переваги високої зовнішньої міцності та хорошої зносостійкості, зберігаючи при цьому добру внутрішню в'язкість та високу ударну стійкість. Для покращення механічних властивостей деталей, що підлягають поверхневому гартуванню, часто потрібна попередня термічна обробка, така як гартування та відпуск або нормалізація. Загальний технологічний процес такий: заготовка, кування, нормалізація, відпал, чорнова обробка, гартування та відпуск, напівчистова обробка, поверхневе гартування, чистова обробка.
2) Цементація та гартування
Цементація та гартування спочатку збільшують вміст вуглецю в поверхневому шарі деталі, а після гартування поверхневий шар набуває високої твердості, тоді як основна деталь зберігає певну міцність, високу в'язкість і пластичність. Цементацію поділяють на загальну цементацію та часткову цементацію. Під час часткової цементації слід вживати заходів проти просочування для нецементованих деталей. Оскільки цементація та гартування спричиняють значні деформації, а глибина цементації зазвичай становить від 0,5 до 2 мм, процес цементації зазвичай розташовується між напівчистовою та чистовою обробкою.
Маршрут процесу зазвичай такий: вирубка, кування, нормалізація, чорнова обробка, напівчистова обробка, цементація та гартування, чистова обробка. Якщо нецементована частина цементаційної та гартової частини приймає план процесу видалення надлишкового цементованого шару після збільшення запасу, процес видалення надлишкового цементованого шару слід організувати після цементації та гартування, а перед гартуванням.
3) Азотування
Азотування – це процес інфільтрації атомів азоту в поверхню металу для отримання шару азотовмісних сполук. Шар азотування може покращити твердість, зносостійкість, міцність на втому та корозійну стійкість поверхні деталі. Оскільки температура азотування низька, деформація невелика, а шар азотування тонкий, зазвичай не більше 0,6~0,7 мм, процес азотування слід проводити якомога пізніше. Для зменшення деформації під час азотування зазвичай потрібне високотемпературне відпуск для зняття напруги.
Під редакцією Мей Цзян з MAT Alumin
Час публікації: 04 вересня 2023 р.
