Термическая обработка цветных сплавов

Цветные сплавы подвергают как разупрочняющей, так и упрочняющей ТО. Широко применяют наклеп. Типичной разупрочняющей ТО является отжиг первого рода, т. е. без фазовых превращений. Применяют гомогенизирующий, рекристаллизационный и другие виды отжига (табл. 15.2).

Таблица 15.2

Разупрочняющая термическая обработка латуней и бронз

Упрочняющей ТО подвергают изделия из стареющих сплавов, для которых характерно повышение растворимости вторичных фаз в твердом растворе при нагреве (дюралюмины, магниевые сплавы, бериллиевые и другие бронзы и др.). Для них выполняют закалку без полиморфного превращения с последующим естественным или искусственным старением (табл. 15.3).

Таблица 15.3

Виды термической обработки цветных сплавов

* Закалка без полиморфного превращения.

Закалка без полиморфного превращения наиболее типична для цветных сплавов, с полиморфным превращением используется очень редко. Она возможна для двухфазных алюминиевых бронз и некоторых сплавов титана. После нес выполняют отпуск для снятия внутренних напряжений и получения нужной структуры. Для цветных сплавов возможно применение термомеханической и химико-термической обработки.

Режимы упрочняющей термической обработки для бронз зависят от конкретной марки и ориентировочно составляют для закалки 830−880°С, для старения — 300−480°С.

Для всех алюминиевых и магниевых сплавов разупрочняющей обработкой является отжиг. Его температура для деформируемых марок алюминиевых сплавов составляет 350−470°С, для литейных алюминиевых сплавов — 2.30−310°С.

Упрочняющая термическая обработка магниевых и алюминиевых сплавов включает закалку с последующим старением.

Температура закалки для деформируемых алюминиевых сплавов составляет 490−530°С, температура старения для Д1, Д115П 15−40°С (время выдержки 96 ч), для Д18, Д15 185−195°С (t = 2?4 ч), для АК4, АК6, АК8 150−190°C (t= 10?15 ч).

Температура закалки для литейных сплавов (АЛ-5, АЛ-9, АЛ-4) составляет 480−530°С, температура старения для АЛ-5, АЛ-9 195−215Х (? = 2+8 ч), для АЛ-4 170−180°C (t= 10+15 ч).

Температура гомогенизирующего отжига для магниевых сплавов составляет 350−550°C, для рекристаллизационного отжига 250−350°С.

Закалку магниевых сплавов проводят в зависимости от марки при температурах 350−420°С, старение — 170−200°С.

Для всех титановых сплавов в качестве разупрочняющей термообработки применяют отжиг (полный при 740−800°С; неполный при 550−600°С; изотермический при 800−750°С).

Титановые ?-сплавы упрочняющей термообработке не подвергают. Температура закалки (а+р)-сплавов типа ВТ6, ВТ9 составляет 900−950°С. Отпуск, выполняемый после нее, сопровождается дисперсионным твердением. Его температура составляет 450−550°С.

Оборудование для термообработки

Для проведения ТО в зависимости от ее вида, размеров и числа обрабатываемых деталей, свойств конструкционного материала и др. используют разнообразное оборудование. Так, для целей закалки в зависимости от массы и габаритов деталей используют электропечи камерного (рис. 15.4) или шахтного типа (рис. 15.5.), печи с выдвижным подом (рис. 15.6), конвейерные (рис. 15.7). Нагрев печей осуществляется теплоэлементами сопротивления или индукционным способом.

Рис. 15.4. Печи для закалки камерного типа (с горизонтальной загрузкой):

а — обычная; б — для безокислительной обработки с защитой от обезуглероживания.

Рис. 15.5. Печи для закалки шахтного типа (с вертикальной загрузкой):

а — обычная; б — для безокислительной обработки с защитой от обезуглероживания.

Рис. 15.6. Печь с выдвижным подом.

Рис. 15.7. Конвейерная печь.

Электропечи камерного типа используют для закалки, отжига и отпуска. Печь содержит рабочую камеру, которая расположена в металлическом сварном каркасе и оснащена многослойной теплоизоляцией. Внутренний слой теплоизоляции выполнен из огнеупоров, наружный из волокнистых плит. Нагревательные элементы спирального типа расположены вдоль пода рабочей камеры и установлены на керамических трубках с зазором от него и боковых стенок для обеспечения свободного теплового излучения. Механизм подъема оборудован предохранительным концевым выключателем, который расположен на лицевой панели печи и обеспечивает отключение электронагревателей при открывании двери. Наружная поверхность печи выполнена из стальных съемных панелей.

Для обеспечения высокого и стабильного качества термообработки стараются использовать печи с защитной средой (см. рис. 15.4, б, 15.5, б).

В случае обработки длинномерных деталей используют камерные печи с выдвижным подом (см. рис. 15.6), для непрерывной обработки — конвейерные печи (см. рис. 15.7).

Кроме универсальных печей используют оборудование более узкой специализации. Например, для отпуска или отжига существуют специальные печи (рис. 15.8). Их отличительными особенностями являются более равномерное распределение температуры в зоне нагрева ±5°С и точная цифровая регулировка и установка параметров термообработки.

Рис. 15.8. Печь для отпуска и отжига.

Для проведения закалки после выдержки деталей в печах используют закалочные ванны (рис. 15.9). Металлоконструкция ванны представляет собой герметично сваренную емкость из листовой и профильной стали, внутри которой располагается узел подогрева закалочной среды (масла или воды). Он обеспечивает ее нагрев до требуемой температуры (~60°С). Ванна оборудована системами перемешивания и охлаждения закалочной среды, которые обеспечивают требуемую однородность температуры по всему объему. Закалочную среду охлаждают в пластинчатом теплообменнике проточной водой. В системах ее перемешивания и охлаждения предусмотрена запорная арматура, необходимая для обеспечения гибкого регулирования процессов при различных массах обрабатываемых изделий. В процессе термообработки изделий рабочий проем ванны закрыт крышкой.

Рис. 15.9. Закалочная масловодяная ванна.