Как закалить алюминий в домашних условиях: Ничего не найдено для d0 b7 d0 b0 d0 ba d0 b0 d0 bb d0 ba d0 b0 d0 b0 d0 bb d1 8e d0 bc d0 b8 d0 bd d0 b8 d1 8f d0 b2 d0 b4 d0 be d0 bc d0 b0 d1 88 d0 bd d0 b8 d1 85 d1 83 d1 81 d0 bb d0 be d0 b2 d0 b8 d1 8f i 6

Содержание

Можно ли закалить алюминий, как закалить сделать твёрже алюминий?

Им проводят по режущей части приобретаемого инструмента.
Если тот закалили плохо, то напильник будет как будто прилипать к его рабочей части, а в противоположном случае – легко отходить от тестируемого инструмента, при этом рука, в которой находится напильник, не будет чувствовать на поверхности изделия никаких неровностей.
Зависимость твердости стали от режима термобоработки
Если все же так вышло, что в вашем распоряжении оказался инструмент, качество закалки которого вас не устраивает, переживать по этому поводу не стоит. Решается такая проблема достаточно легко: закалить металл можно даже в домашних условиях, не используя для этого сложного оборудования и специальных приспособлений. Однако следует знать, что закалке не поддаются малоуглеродистые стали. В то же время твердость углеродистых и инструментальных стальных сплавов достаточно просто повысить даже в домашних условиях.

Технологические нюансы закалки

Закалка, которая является одним из типов термической обработки металлов, выполняется в два этапа. Сначала металл нагревают до высокой температуры, а затем охлаждают. Различные металлы и даже стали, относящиеся к разным категориям, отличаются друг от друга своей структурой, поэтому режимы выполнения термической обработки у них не совпадают.

Режимы термообработки некоторых цветных сплавов
Термическая обработка металла (закалка, отпуск и др.) может потребоваться для:

  • его упрочнения и повышения твердости;
  • улучшения его пластичности, что необходимо при обработке методом пластической деформации.

Закаливают сталь многие специализированные компании, но стоимость этих услуг достаточно высока и зависит от веса детали, которую требуется подвергнуть термической обработке. Именно поэтому целесообразно заняться этим самостоятельно, тем более что сделать это можно даже в домашних условиях.

Если вы решили закалить металл своими силами, очень важно правильно осуществлять такую процедуру, как нагрев. Этот процесс не должен сопровождаться появлением на поверхности изделия черных или синих пятен. О том, что нагрев происходит правильно, свидетельствует ярко-красный цвет металла. Хорошо демонстрирует данный процесс видео, которое поможет вам получить представление о том, до какой степени нагревать металл, подвергаемый термической обработке.
В качестве источника тепла для нагрева до требуемой температуры металлического изделия, которое требуется закалить, можно использовать:

  • специальную печь, работающую на электричестве;
  • паяльную лампу;
  • открытый костер, который можно развести во дворе своего дома или на даче.

Закалка ножа на открытых углях
Выбор источника тепла зависит от того, до какой температуры надо нагреть металл, подвергаемый термической обработке.
Выбор метода охлаждения зависит не только от материала, но также от того, каких результатов нужно добиться. Если, например, закалить надо не все изделие, а только его отдельный участок, то охлаждение также осуществляется точечно, для чего может использоваться струя холодной воды.
Технологическая схема, по которой закаливают металл, может предусматривать мгновенное, постепенное или многоступенчатое охлаждение.

Быстрое охлаждение, для которого используется охладитель одного типа, оптимально подходит для того, чтобы закаливать стали, относящиеся к категории углеродистых или легированных. Для выполнения такого охлаждения нужна одна емкость, в качестве которой может использоваться ведро, бочка или даже обычная ванна (все зависит от габаритов обрабатываемого предмета).
Охлаждение заготовки ножа в масле
В том случае, если закалить надо стали других категорий или если кроме закалки требуется выполнить отпуск, применяется двухступенчатая схема охлаждения. При такой схеме нагретое до требуемой температуры изделие сначала охлаждают водой, а затем помещают в минеральное или синтетическое масло, в котором и происходит дальнейшее охлаждение. Ни в коем случае нельзя использовать сразу масляную охлаждающую среду, так как масло может воспламениться.

Для того чтобы правильно подобрать режимы закалки различных марок сталей, следует ориентироваться на специальные таблицы.
Режимы термообработки быстрорежущих сталей
Режимы термической обработки легированных инструментальных сталей
Режимы термической обработки углеродистых инструментальных сталей

Как закалить сталь на открытом огне

Как уже говорилось выше, закалить сталь можно и в домашних условиях, используя для нагрева открытый костер. Начинать такой процесс, естественно, следует с разведения костра, в котором должно образоваться много раскаленных углей. Вам также потребуются две емкости. В одну из них надо налить минеральное или синтетическое масло, а в другую – обычную холодную воду.

Для того чтобы извлекать раскаленное железо из костра, вам понадобятся кузнечные клещи, которые можно заменить любым другим инструментом подобного назначения. После того как все подготовительные работы выполнены, а в костре образовалось достаточное количество раскаленных углей, на них можно уложить предметы, которые требуется закалить.
По цвету образовавшихся углей можно судить о температуре их нагрева. Так, более раскаленными являются угли, поверхность которых имеет ярко-белый цвет. Важно следить и за цветом пламени костра, который свидетельствует о температурном режиме в его внутренней части. Лучше всего, если пламя костра будет окрашено в малиновый, а не белый цвет. В последнем случае, свидетельствующем о слишком высокой температуре пламени, есть риск не только перегреть, но даже сжечь металл, который надо закалить.
Цвета каления стали
За цветом нагреваемого металла также необходимо внимательно следить. В частности, нельзя допустить, чтобы на режущих кромках обрабатываемого инструмента появлялись черные пятна. Посинение металла свидетельствует о том, что он сильно размягчился и стал слишком пластичным. Доводить до такого состояния его нельзя.
После того как изделие прокалится до требуемой степени, можно приступать к следующему этапу – охлаждению. В первую очередь, его опускают в емкость с маслом, причем делают это часто (с периодичностью в 3 секунды) и как можно более резко. Постепенно промежутки между этими погружениями увеличивают. Как только раскаленная сталь утратит яркость своего цвета, можно приступать к ее охлаждению в воде.
Цвета побежалости стали
При охлаждении водой металла, на поверхности которого остались капельки раскаленного масла, следует соблюдать осторожность, так как они могут вспыхнуть. После каждого погружения воду необходимо взбалтывать, чтобы она постоянно оставалась прохладной. Получить более наглядное представление о правилах выполнения такой операции поможет обучающее видео.
Есть определенные тонкости при охлаждении закаливаемых сверл. Так, их нельзя опускать в емкость с охлаждающей жидкостью плашмя. Если поступить таким образом, то нижняя часть сверла или любого другого металлического предмета, имеющего вытянутую форму, резко охладится первой, что приведет к ее сжатию. Именно поэтому погружать такие изделия в охлаждающую жидкость необходимо со стороны более широкого конца.
Для термической обработки особых сортов стали и плавки цветных металлов возможностей открытого костра не хватит, так как он не сможет обеспечить нагрев металла до температуры 700–9000. Для таких целей необходимо использовать специальные печи, которые могут быть муфельными или электрическими. Если изготовить в домашних условиях электрическую печь достаточно сложно и затратно, то с нагревательным оборудованием муфельного типа это вполне осуществимо.

Самостоятельное изготовление камеры для закаливания металла

Муфельная печь, которую вполне возможно сделать самостоятельно в домашних условиях, позволяет закалить различные марки стали. Основным компонентом, который потребуется для изготовления этого нагревательного устройства, является огнеупорная глина. Слой такой глины, которой будет покрыта внутренняя часть печи, должен составлять не более 1 см.
Схема камеры для закалки металла: 1 — нихромовая проволока; 2 — внутренняя часть камеры; 3 — наружная часть камеры; 4 — задняя стенка с выводами спирали
Для того чтобы придать будущей печи требуемую конфигурацию и желаемые габариты, лучше всего изготовить форму из картона, пропитанного парафином, на которую и будет наноситься огнеупорная глина. Глина, замешанная с водой до густой однородной массы, наносится на изнаночную сторону картонной формы, от которой она сама отстанет после полного высыхания. Металлические изделия, нагреваемые в таком устройстве, помещаются в него через специальную дверцу, которая тоже изготавливается из огнеупорной глины.

Камеру и дверцу устройства после просушки на открытом воздухе дополнительно просушивают при температуре 100°. После этого их подвергают обжигу в печи, температуру в камере которой постепенно доводят до 900°. Когда они остынут после обжига, их необходимо аккуратно соединить друг с другом, используя слесарные инструменты и наждачную шкурку.

Глиняный нагреватель с замурованной нихромовой спиралью
На поверхность полностью сформированной камеры наматывают нихромовую проволоку, диаметр которой должен составлять 0,75 мм. Первый и последний слой такой намотки необходимо скрутить между собой.
Наматывая проволоку на камеру, следует оставлять между ее витками определенное расстояние, которое тоже надо заполнить огнеупорной глиной, чтобы исключить возможность короткого замыкания.

Броня из алюминиевых банок и закалка алюминия своими руками

Автор sparkzevs На чтение 11 мин Просмотров 5 Опубликовано

Способы плавки алюминиевых банок

Последний вопрос носит технологический характер, и его мы разберём более подробно. Вначале нужно определиться с температурой плавления алюминиевой банки. А равна она чуть больше 600 градусов Цельсия. Где же можно получить такую температуру? Значение не такое высокое, поэтому получить его можно достаточным количеством способов, например:

  • В самодельной печи;
  • В профессиональной печи;
  • На костре с использованием тигеля;
  • Непосредственно в форме, либо в тигеле с использованием газовой горелки или паяльной лампы.

Сразу возникает закономерный вопрос, а можно ли вообще расплавить алюминий на костре? Ведь это, казалось бы, самый простой способ, не требующий практически никаких затрат. В этом случае следует заметить, что на координатной плоскости температура костра в прямой зависимости от времени его горения изменяется от 300 до 750 градусов Цельсия, после чего снова медленно идёт на спад

Получается своеобразная параболоидная кривая, на временном отрезке которой важно найти именно те температурные параметры, в рамках которых наш алюминий расплавится до состояния абсолютной текучести, чтобы его можно было разлить по формам, иначе в наших действиях не будет никакого смысла

Оригинальная форма для яичницы за одну минуту

Блюда из яиц могут быть не только дежурными, но и праздничными, а если яичница приготовлена в интересной форме, то она станет и украшением стола. В продаже есть масса вариантов таких формочек, но вы можете сделать одну из них буквально за минуту из алюминиевой банки.

Просто отрежьте у банки крышку и смажьте её внутри маслом. Всё – форма готова. Если у вас острый канцелярский нож или ножницы – то это займёт даже меньше минутыОтделите белки от желтков. Используйте 3-4 яйца для такой формыПосолите и взбейте слегка белок, залейте его в форму и поставьте в кастрюлю с кипящей водой. Белок сварится буквально за пару минутАккуратно извлеките серединку белка в форме. Сделать это можно специальной трубкой или приспособлением, сделанным из такой же банки. Как в случае с фитилём, вырежьте пластину и сверните её трубочкой. В освободившееся место залейте желток и поставьте ещё на несколько минут в кипятокКогда всё будет готово, просто вытряхните яичницу из формы и нарежьте аккуратными кружочками

Кратко о безопасности

Безопасность в деле с плавкой алюминия стоит на первом месте, ведь это достаточно опасное мероприятие, особенно если оно проводится кустарными методами. Что может пойти не так? Давайте посмотрим:

  • Взрыв при попадании воды в расплав;
  • Разлив высокотемпературного сырья, возможность получения ожогов;
  • Опасность выхода огня из-под контроля;
  • Попадание химически активных веществ в дыхательные пути, на роговицу глаз.

В связи с этим настоятельно рекомендуем не одевать синтетическую одежду во избежание её расплавления, использовать очки, респиратор, и желательно рукавицы сварщика. Если плавку алюминия планируется осуществлять на постоянной основе, было бы неплохо подыскать огнезащитный костюм.

Элементарная химия

Далее в дело вступает чистая химия

Если алюминий будет использоваться для заготовок, важно обеспечить его абсолютную чистоту без пористых образований. Для этого будем использовать флюс, который можно без труда сделать своими руками

Для этого нам понадобятся:

  1. Криолит;
  2. Натрий хлор;
  3. Калий хлор;
  4. Фтористый натрий.

Приготовление химического соединения чрезвычайно опасно для здоровья, поэтому работаем с химией строго в респираторе, очках и защитных рукавицах. Флюс поднимет весь шлак из тела алюминиевого расплава на поверхность. Потом перед разливом в формы его можно будет собрать обычной ложкой и выкинуть.

Плавка алюминия в муфельной печи

Муфельная печь – это уже достаточно серьезное оборудование для получения качественного расплавленного металла. Поэтому при плавке используют флюс для очистки алюминия от примесей. И это уже почти производственный процесс, а не плавка алюминия в домашних условиях. Пошаговая инструкция включает еще и несколько пунктов по подготовке сырья:

  • Сначала в тигле расплавляется флюс, которого нужно взять в количестве от 2 до 5 % от веса алюминия, а затем в него добавляется лом.
  • Насколько флюс активен, можно определить по поверхности расплава – она должна быть зеркальной. Если это не так, в расплав добавляется еще немного флюса, затем нужно будет добавить его перед окончанием плавки, чтобы шлак было легче удалять с поверхности металла стальной ложкой.
  • Плавку нужно вести примерно при 700-750 °С. Это температура красного свечения.
  • В процессе плавки может потребоваться добавлять сырье в тигель, так как расплавленный металл сильно уменьшается в объеме.
  • Рафинирующий флюс добавляют при необходимости в конце плавки в количестве 0,25 % от веса расплавленного металла. Выдерживание такой пропорции в домашних условиях – задача непростая. После добавления флюса расплав нужно перемешать ложкой, дать постоять около 5 минут, затем снять шлак.
  • Когда в результате нагрева алюминий превратился в однородную блестящую каплю, тигель нужно еще некоторое время подержать в печи, чтобы металл стал более текучим.
  • Затем алюминий из тигля через носик (в этот момент становится понятно, зачем нужен именно такой ковш) заливается тонкой непрерывной струйкой в форму.
  • После полного остывания форма аккуратно разделяется на половинки, из нее извлекается готовая деталь, которую еще нужно окончательно обработать: просверлить отверстия, если нужно, зачистить и наждачной бумагой отшлифовать поверхность. Вот и все. Процесс завершен.

Так что не стоит заранее пугаться, если предстоит в домашних условиях расплавить алюминиевый лом, чтобы получить чистый металл или изготовить деталь взамен поломавшейся. Серьезные профессиональные навыки для организации такого литейного производства совсем не нужны. Желание и умелые руки обычного мастера-любителя способны творить чудеса.

Очаг для быстрого обогрева

Любители отдыхать на природе, особенно поклонники зимней рыбалки, знают, как стынут руки на холодном ветру и морозе. И снова решить проблему поможет алюминиевая банка. Кроме неё вам потребуется немного туалетной бумаги и масло. Просто возьмите их с собой на рыбалку.

Сверните бумагу рыхлым рулоном. Не старайтесь слишком туго скручивать, это почти не имеет значенияЗаправьте рулон в алюминиевую банку с отрезанной крышкойНалейте прямо на рулон масло. Можно использовать пищевое или машинное, в общем, всё, что есть под рукойГореть такой мини очаг будет очень долго, и жара хватит, чтобы согреть озябшие руки и даже ноги

Материалы для литых форм

При открытом способе заливки часто используется самый простой материал, который всегда под рукой, это – кремнезем. Сначала земля укладывается с послойной трамбовкой. Между слоями закладывают макет отливки, который после тщательной трамбовки оставляет отпечаток в кремнеземе

Эту форму осторожно вынимают и заливают вместо нее алюминий

Некоторые мастера используют при приготовлении основы формы речной песок с добавлением жидкого стекла. Также иногда применяется смесь цемента с тормозной жидкостью.

Гипсовые формы

При изготовлении макета сложной формы часто используют гипс, который в основном может служить для разового процесса литья. При литье алюминия в гипсовую форму в качестве макетов используют парафин или пенопласт.

Восковой макет изделия заливается гипсом и после его сушки при высокой температуре расплавляется и сливается через специальное отверстие.

Читать также: Метрическая резьба что это такое

В случае изготовления макета из пенопласта его заливают гипсовой смесью и оставляют в ней до полного отвердевания формы. Горячий алюминиевый расплав заливают прямо на пенопласт. Благодаря высокой температуре металла происходит расплавление и испарение пенопласта, а его место занимает алюминиевый расплав, принимая заданную пенопластом форму.

Типичные ошибки и советы для правильного проведения литья

  1. При работе с гипсом следует избегать типичных ошибок. Несмотря на то, что гипсовые формы являются удобным способом отливки нужных конфигураций деталей, этот материал очень чувствителен к влаге. При обычной сушке на воздухе она остается в составе гипса. Это вредит качеству алюминиевой отливки, т. к. может спровоцировать образование мелких раковин и пузырьков. Поэтому сушить гипсовые формы нужно несколько суток.
  2. Металл перед заливкой должен быть достаточно горячим, чтобы успеть заполнить всю форму, прежде чем начать отвердевать. Поэтому после достижения температуры расплавления с учетом быстрого остывания алюминия не надо затягивать с его разливкой в форму.
  3. Не рекомендуется окунать полученную отливку в холодную воду для ускорения процесса отвердевания. Это может нарушить внутреннюю структуру металла и приведет к трещинам.

Алюминий – один из самых распространенных металлов на земле. Он присутствует даже в человеческом организме, так что уж говорить об окружающей действительности. В каждом доме или личном автомобиле есть алюминиевые функциональные элементы, детали или узлы, которые, увы, достаточно часто ломаются. Это мебельная и оконная фурнитура, направляющие для дверей и ставен, защелки замков и другие нужные мелочи.

Их можно заменить покупными новыми изделиями, отремонтировать или изготовить самостоятельно. В последних двух случаях и может понадобиться плавка алюминия в домашних условиях.

Не поверите: гриль из банки

Эта модель, конечно, скорее баловство, нежели практичное приспособление, но если вы проводите время со своими детьми, то можете порадовать их таким развлечением, но только под вашим бдительным присмотром. Им точно понравится. Причём каждый может сделать для себя индивидуальный гриль.

Сделайте в банке такое отверстие, чтобы она открылась, как сундучокМини-грилю потребуются устойчивые ножки, их можно соорудить из 4 болтов или саморезовС двух противоположных сторон банки сделайте надрезы для деревянной палочки, чтобы она не соскальзывала с круглого краяПоложите в мини-гриль несколько угольков и подожгите их. Детвора может пожарить себе по сосиске. Вы не представляете, как им всё это понравится!

В  дополнение мы предлагаем вам этот небольшой видеосюжет, в котором есть ещё подобные самоделки:

Watch this video on YouTube

ФОТО: Youtube-канал «ПРОСТЫЕ ИДЕИ — SIMPLE IDEAS»

Предыдущая ИСТОРИИЦелый мир в одной лампе: новогодний 3D-светильник
Следующая ИСТОРИИЧудо-печка для дачи из мусора

Точилка с вместительным боксом

Чтобы сделать из банки карандашную точилку, кроме самой тары, потребуется ещё самая дешёвая точилка без корпуса, кусочек наждачной бумаги и горячий клей.

Просверлите в крышке банки отверстие такого диаметра, чтобы свободно заходил карандашПереверните банку крышкой вниз и с усилием потрите о наждачную бумагу. Тонкий слой алюминия, который держит крышку, сотрётся, и вы сможете снять эту деталь с банки

У крышки такая форма, что она довольно плотно надевается на банку и держится на ней даже без ободка, который вы уничтожили наждачкойС внутренней стороны крышки с помощью горячего клея закрепите маленькую точилку. При этом, тщательно совместите отверстия

В результате этой пятиминутной работы вы получите удобную точилку с очень вместительным боксом для стружки. Чистить её часто не придётся, и она наверняка займёт свое законное место на вашем рабочем столе

Характеристики алюминия

Необязательно знать все характеристики алюминия, но чтобы знать, как расплавить алюминий в домашних условиях, необходимо иметь в виду некоторые особенности, исключающие технологические ошибки

Кроме того, при работе необходимо соблюдать повышенную осторожность, в связи с высокой травмоопасностью процесса отливки

В домашних условиях плавить металл на газовой плите вряд ли получится, поскольку температура плавления алюминия составляет 660,3C, а бытовые газовые приборы не в состоянии создать нужную температуру.

Снижения температуры плавления сырья можно добиться, растерев его в порошок. Кроме того, можно использовать готовое сырьё в виде порошка. Однако здесь необходимо учесть ещё один момент. Алюминий является довольно активным металлом и, при взаимодействии с кислородом, содержащемся в воздухе, может окисляться либо даже воспламеняться. В процессе плавления, в незначительном количестве, образуется оксид, который способствует образованию окалины. Ещё один неприятный сюрприз в виде взрыва может произойти при попадании воды в расплавленный металл. Поэтому при добавлении необходимых компонентов, необходимо убедиться, что они сухие.

Сырьё для плавки

Если планируется плавка металла в бытовых условиях, не стоит использовать для плавки порошковый алюминий. Лучше использовать алюминиевую проволоку, нарезанную небольшими кусками, спрессованными при помощи пассатижей, для снижения площади взаимодействия с воздухом.

Если требования к качеству изделия невысоки, то для получения сырья допустимо использование любых предметов, состоящих из алюминия.

Мини-печка для подогрева кружки

Бывают такие ситуации, когда очень нужен горячий чай, а ни плиты, ни микроволновки рядом нет. Вас ждёт очень простое решение, достаточно иметь в наличии пару алюминиевых банок и горючую жидкость.

Разрежьте обе банки ровно пополам. Вам потребуются их нижние частиВ донышке одной из частей сделайте отверстия, можно использовать для этого обычный гвоздь или кончик острого ножаВставьте одну банку в другую так, чтобы донышко с дырочками оказалось наверхуНалейте в банку горючую жидкость. Много не нужно, достаточно пары столовых ложекТеперь нужно пожечь горючее и поставить сверху такой мини-плиты металлическую кружку. Вот вам и горячий чай

улучшение свойств ножа, зубила и топора

Термическая обработка металла проводится на протяжении многих веков. Она позволяет существенно повысить эксплуатационные свойства материала, изменить некоторые свойства. Закалка — разновидность термической обработки. Еще до появления огнестрельного оружия клинки усиливались закаливанием используемого металла при их изготовлении. Сегодня в домашних условиях можно закалить болт, топор, зубило, клинок, проволоку и многие другие изделия. Стоит рассмотреть подробнее, как можно закалить металл в домашних условиях, и какие при этом могут возникнуть сложности.

Суть закалки металлических изделий

Для того чтобы правильно закалять железо и другие металлы, следует рассмотреть суть этого процесса.

К особенностям этой разновидности термообработки можно отнести следующее:

  • Закаливать — это значит, нагревать материал до температуры, которая может изменить структуру. У металлов структура представлена кристаллической решеткой.
  • Процесс предусматривает также охлаждение материала, для чего может использоваться масло или вода.

Целью подобной термической обработки является увеличение твердости структуры стали или другого сплава.

С закалкой также связан процесс, получивший название отпуск. Он проводится для того, чтобы снизить хрупкость структуры после термической обработки. Отпуск проводится при более низкой температуре, а на охлаждение уходит намного больше времени. Важность этого процесса велика, иначе в структуре могут образовываться серьезные дефекты.

Какие металлы можно закалить

Следует учитывать, что не все металлы подходят для подобной термической обработки. Очень часто проводится улучшение физико-механических качеств конструкционных сталей, к примеру, стали 45, а также некоторых легированных сплавов (65Г, У7Х).

Алюминий и многие другие цветные сплавы подвергаются термической обработке, при которой кристаллическая решетка остается неизменной. Это можно достичь путем нагрева до невысоких температур с последующим быстрым охлаждение в различной среде.

Особенности технологии

Можно выделить 3 основных этапа термической обработки стали:

  1. Отжиг. Для начала проводится нагрев структуры до температуры, которая выбирается в зависимости от типа закаливаемого материала (для У7 +780°С). После нагрева металл оставляют в печи для медленного охлаждения.
  2. Закалка. После выполнения отжига наступает этап закалки. В зависимости от типа металла температура нагрева может варьировать в пределах +800…+1000°С и выше. В домашних условиях можно достигнуть лишь показателя +800°С или чуть выше. Нагрев проводится до момента, пока металл не станет полностью красным, при этом графит и вся кристаллическая решетка перестраивается. Охлаждение может проходить в воде, но лучше использовать масло, что позволит снизить вероятность появления серьезных дефектов в структуре. При этом следует учитывать, что при нагреве масла может образовываться дым и другие продукты горения, которые вредны для человека.
  3. Отпуск. За счет отпуска можно существенно снизить хрупкость структуры, при этом изделие выдерживается в духовке на протяжении 1 часа или более при температуре не выше +320°С. Важно учитывать, что на этом этапе не должно происходить перестроение кристаллической решетки, т. к. сильный нагрев может привести к снижению твердости поверхностного слоя.

Закалка ножа в домашних условиях осуществима, этого потребуется обычная печь, место для проведения работы, а также емкость с маслом или водой для охлаждения металла.

Много внимания уделяется выбору способа охлаждения стали. Различают следующие методы:

  • Применение одной среды.
  • Охлаждение при использовании двух жидкостей.
  • Струйный метод снижения температуры поверхности металла.
  • Метод ступенчатого охлаждения, применяемый для снижения напряжений в структуре материала.

При проведении закалки в домашних условиях следует учитывать, что слишком быстрое охлаждение становится причиной повышенной хрупкости структуры. Важно обеспечивать равномерное охлаждение, что позволяет получить равномерную структуру.

При работе с раскаленной сталью следует соблюдать осторожность. Нельзя проводить подобные работы вблизи легковоспламеняющихся материалов.

Как правильно закалить зубило — Инженер ПТО

Приемы выполнения термической обработки рассмотрим на примерах закалки наиболее часто применяющихся в слесарной практике инструментов.

Закалка слесарного зубила. Слесарное зубило изготовляют из инструментальной углеродистой стали У7 или У8, следовательно, и режим термической обработки должен соответствовать материалу.

После кузнечной обработки (отковки режущей части и головки) соответственно чертежу рабочий конец зубила (на длине 15-30 мм) зачищают от окалины и нагревают равномерно (в горне печи или ванне) до температуры 760-780° (светло-вишневого цвета каления).

Нагретое зубило вертикально опускают в воду на глубину 15-20 мм и перемещают его вверх и вниз, не вынимая из воды.

Такое охлаждение зубила в воде устраняет создание резких переходов от закаленной к незакаленной части.

После того как раскаленная часть потемнеет, его вынимают из воды и зачищают поверхность, наблюдая по цветам побежалости (фиолетовый или светло-голубой) за температурой (в зависимости от назначения зубила).

При появлении на рабочей части зубила нужного цвета побежалости его опускают в воду (сначала наполовину, а затем на всю длину) для окончательного охлаждения.

Закалка слесарного молотка. Слесарные молотки изготовляют из инструментальной углеродистой стали У7 и У8.

После обработки молоток нагревают до температуры 780- 830° (светло-вишневого цвета), и сначала закаливают носок (узкую часть его): носок опускают в охлаждающую жидкость (воду) и выдерживают до тех пор, пока вода не перестанет кипеть. Перевернув молоток, закаливают боек опять до тех пор, пока вода не перестанет кипеть.

При охлаждении средней части до температуры 580-650° (темно-красное каление) весь молоток опускают в воду и выдерживают до полного охлаждения.

Как можно закалить металл в домашних условиях, наверное, знает каждый мастер, работающий со слесарным или столярным инструментом. Считается, что для этого достаточно разогреть изделие докрасна, а затем охладить его в емкости с водой. Однако в домашней мастерской этим способом можно получить только твердый и хрупкий металл, который вполне подходит для стамесок и ножей, но непригоден для молотков, кернеров или зубил. Режимы термообработки зависят от марки стали и требуемых параметров изделия после закалки, а к ним относятся не только твердость, но и прочность, износостойкость, пластичность и вязкость. В домашних мастерских, как правило, отсутствуют измерительные приборы, с помощью которых можно узнать температуру детали. Поэтому для того, чтобы закалить деталь, границы нагрева и отпуска приходится распознавать по цвету металла или его побежалости. Кроме того, перед тем как закалить какое-либо изделие, мастер должен определить (хотя бы приблизительно) марку стали или сплава, из которого оно изготовлено. Со временем накапливаются и знания, и навыки, но начинающему термисту даже для того, чтобы в домашних условиях успешно закалить сверло, резец или какой-нибудь крепеж, сначала придется пополнить свой теоретический багаж, пообщаться с опытными специалистами и сделать несколько пробных закалок.

Способы бытовой закалки металла

Чтобы закалить изделие из металла в домашних условиях, в первую очередь следует определиться со способом его разогрева до необходимой температуры, а также подобрать емкости для охлаждающих жидкостей. Кроме того, необходимо выбрать домашнее помещение или место во дворе, где можно заниматься закалкой с соблюдением всех требований техники безопасности. Для нагревания можно использовать источники с открытым пламенем. Но таким способом удастся разогреть и закалить только небольшие по объему детали. К тому же открытое пламя вызывает окисление и обезуглероживание, которые негативно влияют на поверхностный слой металла. Температуру нагрева домашние мастера, как правило, определяют по цвету нагретой заготовки. На рисунке ниже приведена цветовая таблица, без которой невозможно правильно закалить изделие из углеродистой стали. Для легированных сталей температурный диапазон обычно сдвинут в сторону увеличения на 20÷50 °C.

Для того чтобы закалить изделие из стали с полным и равномерным прогревом, лучше всего воспользоваться такими источниками тепла, как кузнечные горны и закрытые печи. Это оборудование несложно изготовить самому в домашней мастерской, а эксплуатировать его можно как в помещении, так и на открытом воздухе. Для наддува в кузнечном горне обычно используют промышленный фен, а в качестве топлива подойдет древесный уголь, который продается в любом супермаркете. Небольшую закрытую печь легко изготовить из пары десятков шамотных кирпичей. При этом в зависимости от метода закалки металла в ней можно не только закалить, но и провести отпуск с прогревом всего объема изделия. Проще всего с емкостями для охлаждения и зажимным инструментом. Для закалочной жидкости подойдет любой негорючий сосуд достаточного размера, а удерживать и перемещать деталь можно щипцами или крючьями с ручками подходящей длины. На видео ниже показано, как в домашних условиях можно закалить топор с использованием самодельного горна и двух емкостей с разными охлаждающими средами.

Закалка на открытом огне

Самый простой способ закалить небольшую деталь в домашних условиях — это нагреть ее на открытом пламени до нужной температуры, руководствуясь при этом цветовыми таблицами. В качестве источника нагрева в таких случаях можно использовать газовую горелку, паяльную лампу или даже конфорку домашней газовой плиты. Главный недостаток такой закалки — это сложность равномерного прогрева изделия по всему объему, т. к. пламя создает высокую температуру на узком, ограниченном участке. Этот способ подойдет, когда необходимо закалить торец удлиненного изделия, например режущую часть сверла или лезвие стамески, или же небольшую деталь размером в несколько сантиметров. Еще одна проблема, с которой может столкнуться домашний мастер, решивший закалить углеродистую сталь открытым пламенем, — это сильное окисление и выгорание углерода в поверхностном слое железа, которые приводят к деградации его структуры.

Распространенные среды для самостоятельного каления

Для закалки сталей в домашних условиях обычно используют следующие охлаждающие среды: воздух, воду и водные растворы, минеральное масло. В качестве водных растворов обычно используют 10-15%-й хлористого натрия (поваренной соли), а минеральное масло в домашних мастерских — это чаще всего обычная моторная отработка. Чтобы закалить отдельные части изделия с разной твердостью, используют закалку с последовательным охлаждением в двух средах. Каждая из этих закалочных сред характеризуется своей скоростью охлаждения, от которой напрямую зависит структура обрабатываемого металла. К примеру, воздух охлаждает сталь со скоростью 5÷10 °C в секунду, масло — 140÷150 °C, а вода (в зависимости от температуры) — 700÷1400 °C.

Чтобы правильно и без проблем закалить свое изделие, необходимо знать марку металла, из которого оно изготовлено, т. к. от этого зависит как температура нагрева, так и способ охлаждения. Народные умельцы для своих изделий в качестве исходных материалов чаще всего используют б/у изделия из быстрорежущих и инструментальных сталей, которые можно закалить в домашней мастерской. Ниже в таблице приведены рекомендуемые температурные режимы и среды охлаждения для различных сталей.

Закалка металла в масле

Масло довольно плохо проводит тепло, что способствует более медленному формированию структурных элементов стали. Поэтому, если ее закалить в масляной среде, она наравне с твердостью приобретет прочность и упругость. На производстве для закалки обычно используют индустриальное масло И-20 или современные закалочные масла типа «Термойл», «Термо» или «Волтекс». В домашних мастерских народные умельцы пользуются тем, что имеется в наличии. Чаще всего это новое или отработанное моторное масло. Чтобы безопасно закалить деталь в таком масле в домашних условиях, нужно помнить, что у него по сравнению с промышленными закалочными жидкостями гораздо более низкая температура вспышки, и при погружении в него раскаленного металла оно на короткий срок загорается с выделением едкого дыма. Поэтому закалочная емкость, применяемая в домашней мастерской, должна иметь минимальную открытую поверхность и использоваться только на открытом воздухе или в проветриваемом помещении. Помимо обычных ведер и жестяных банок, одна из самых распространенных конструкций такой емкости, которой пользуются домашние мастера — это удлиненный отрезок трубы подходящего диаметра с приваренным днищем.

Изготовление камеры для закаливания металла

Основным материалом для изготовления корпусов домашних печей для закалки стали являются твердые огнеупоры в виде блоков различных размеров и шамотная глина. В такой печи достигается температура свыше 1200 °C, поэтому в ней можно закалить изделия не только из углеродистой или инструментальной, но и из высоколегированной стали. При изготовлении домашних печей из шамотной глины сначала делают картонный каркас по форме и размеру рабочей камеры, который затем покрывают слоем шамота. Поверх его наматывают нагревательную спираль, а затем накладывают основной теплоизолирующий слой. При такой конструкции область нагрева изолирована от нагревательного элемента, что важно, когда необходимо закалить сталь, чувствительную к окислам и выгоранию углерода.

Самой же распространенной конструкцией домашних закалочных печей являются установки, тепловые корпуса которых выполнены из шамотного кирпича или аналогичных ему огнеупоров. Рабочая температура у таких материалов более 1400 °C, поэтому в подобных печах можно закалить практически любой вид стали и многие тугоплавкие сплавы. Конструктивно такая домашняя печь похожа на обычную печь на дровах, только имеет гораздо меньшие размеры. Нагрев металла в ней осуществляется с помощью электрической спирали, уложенной в пазы по периметру внутреннего пространства. Если необходимо качественно закалить сталь, ее необходимо нагреть до точно заданной температуры, поэтому большинство таких домашних самоделок оснащено терморегуляторами (их свободно можно приобрести на «Алиэкспресс»).

На видео ниже показано устройство такой домашней печи с торцевой загрузкой и терморегулятором, который позволяет закалить сталь с точным соблюдением температурных режимов. Ее тепловой корпус изготовлен из муллитокремнеземистых огнеупорных плит ШПТ-450.

Подробное описание конструкции и рекомендации по созданию печи с верхней загрузкой, в которой можно закалить изделия длиной до 54 см, можно посмотреть в следующем видео. Здесь тепловой корпус печи изготовлен из шамотного кирпича (типа ШБ) и также используется терморегулятор. Кроме верхней загрузки, особенностью этого устройства является спираль из кантала, который служит во много раз дольше традиционного нихрома и фехраля.

Как самостоятельно провести отпуск

Отпуск стали проводят для снижения ее хрупкости и повышения пластичности, что происходит во время ее нагрева до невысокой (по сравнению с закалкой) температуры с последующим медленным охлаждением. Для большинства сталей (углеродистых и низколегированных), которые можно закалить в домашней мастерской, отпуск проводится при температурах в интервале от 150 до 250 °C (см. таблицу выше). В отличие от закалки такой нагрев не требует специального оборудования, поэтому многие домашние мастера используют для этих целей духовки бытовых плит с терморегуляторами. Определить температуру нагрева при отпуске можно по цвету побежалости — разноцветной оксидной пленки, возникающей на поверхности стали при нагреве (см. рис. ниже). Если закалить сталь «на мартенсит», т. е. с быстрым охлаждением в воде, то получится очень твердая, но хрупкая структура. Поэтому отпуск является обязательной процедурой при термической обработке режущего инструмента.

Проверка качества закалки

Для того чтобы определить, удалось ли закалить изделие из стали до нужной твердости, у домашнего мастера не так уж и много способов. Традиционный — это попробовать поцарапать металл надфилем (не алмазным), который обычно имеет твердость 55÷60 HRC. Если на поверхности остаются бороздки, то это значит, что закалить сталь до нужного значения не получилось и ее твердость ниже этой величины. Если же надфиль скользит по поверхности закаленного металла, то его твердость в норме. Еще один способ проверки качества домашней закалки — это царапание закаленной сталью поверхности бутылочного стекла (см. фото ниже). Кроме твердости, в домашних условиях при наличии определенных навыков можно проверить и структуру металла. Для этого необходимо закалить несколько образцов одинаковой стали в разных режимах, а затем на глаз сравнить структуру и размер зерна.

Особенности закалки алюминия

Необходимость закалить какое-либо изделие из алюминия в домашних условиях возникает достаточно редко, т. к. вся готовая продукция из литейных и деформируемых сплавов обычно проходят требуемую термообработку и в процессе эксплуатации практически не теряет своей твердости и жесткости. Такая потребность у домашнего мастера может возникнуть после сварки между собой деталей из алюминиевых сплавов, т. к. в этом случае они очень часто теряют жесткость в области, прилегающей к сварному шву. Но в домашних условиях закалить алюминий очень сложно, т. к. для этого нужно точно знать тип сплава и выдерживать термические параметры с точностью как минимум ±5 °C. Охлаждение тоже требует определенных навыков, т. к. при неточном соблюдении технологии изделие может повести. Если же все-таки хочется освоить этот вид термообработки для использования в домашних условиях, то в первую очередь необходимо обзавестись печью с точным терморегулятором, а также быть готовым к тому, что каждый раз придется закаливать поочередно несколько образцов для подбора нужных параметров термического процесса.

Особенности закалки меди

Технологии термообработки стали и меди имеют принципиальные отличия. Нагрев меди до красного каления (свыше 600 °C) и быстрое охлаждение в воде приводит к ее отпусканию (т. е. она становится мягкой). Закалить медь в домашних условиях сложнее, чем отпустить, т. к. для этого ее нужно нагреть всего до 400 °C, при которых она не имеет свечения. После нагрева до указанной температуры медное изделие медленно остужается на воздухе, после чего оно приобретает твердость, как после нагартовки. Если все-таки есть насущная потребность закалить какое-то количество медных деталей в условиях домашней мастерской, придется обзавестись пирометром для контроля температуры нагрева.

Мы описали два способа проверки качества закалки в домашних условиях. А какие знаете вы? Поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях к этой статье.

Зубило для перфоратора и для металла можно купить в любом специализированном магазине. Времена, когда этот инструмент надо было «вынести» с работы давно прошли. А вместе с ними тает на глазах огромный опыт по заточке и закалке металла в домашних условиях. Восстановить пробел этих знаний мы сейчас и попробуем.

Зубило для перфоратора – разнообразие форм

Зубило – это не только собирательное название автомобиля Lada Samara, но и ударно-режущий инструмент, применяемый для обработки камня или металла. С одной стороны находится режущая кромка, а с другой – бойковая часть, именуемая затыльником. Затыльник предназначен для нанесения ударов, кромка – для разрезания или раскалывания материала.

Перфораторное зубило сильно отличается от слесарного собрата как по форме, так и по содержанию. Хвостовик имеет специальную форму для посадки в патрон перфоратора. Для домашних инструментов, весом не более 5 кг, используют хвостовик формы SDS+. Средние перфораторы, 5-12 кг, зажимают зубило с хвостовиком SDS-max. Более мощные аппараты, массой свыше 12 кг, предназначенные для демонтажа асфальта и серьезных бетонных конструкций, используют шестигранное крепление HEX (на 19, 28 и 30 мм). Формы у бетонорубов самые разные и на все случаи жизни. Рассмотрим их детальнее:

  • плоская форма. Внешне напоминает отвертку, кончик которой заострен. Это самая распространенная форма зубила. По сути, она является самой древней, и все остальные модели – её производные. Длина режущей кромки у таких инструментов либо меньше, либо чуть больше ширины тела инструмента, и варьируется от 10 до 40 мм, хотя встречаются экземпляры и с большей длиной кромки. Чем больше эта величина, тем меньшее усилие при долблении воздействует на материал, так как сила удара передается на большую площадь соприкосновения;
  • пикообразная форма. Имеет вид конуса или остроконечной пирамиды. Используется для пробивания отверстий в кирпиче или бетоне при отсутствии коронки. После работы таким инструментом отверстие будет иметь рваные края. Если есть возможность, лучше пользоваться коронкой для высверливания;
  • форма в виде лопатки. Очень похожа на плоское зубило, однако, режущая кромка более широкая и тонкая. Применяется для снятия старого слоя материала, к примеру, старой плитки или штукатурки. Для удобства лопатка имеет чуть изогнутую форму, для поддевания. Обычно такая насадка и называется «для плитки». Также встречаются насадки в форме обычной огородной лопаты;
  • специальные формы. К таким относятся лопатки полукруглой формы. По аналогии с насадками в виде лопаток для снятия плитки также имеют слегка изогнутую форму. Они разработаны для пробивания в стене канала под проводку, являются аналогом штробореза. Для большего удобства такие зубила дополняют крыльями, расположенными вдоль тела инструмента. При долблении эти крылья опирают полукруглое зубило на стену, регулируя таким образом глубину борозды.

Используя в работе зубило по бетону для перфоратора, не забывайте периодически смазывать хвостовик инструмента специальной смазкой. Это продлит его срок службы. Многие не придают этому особого значения, а зря. Он испытывает не меньшие нагрузки, чем рубящая кромка, имея почти аналогичную закалку.

Рубка металла зубилом – как по маслу

Зубило по металлу (слесарное) представляет собой стержень прямоугольного сечения. Режущую кромку составляют четыре плоскости, две основные и две вспомогательные. Ударная часть обычно имеет вид усеченного конуса, это помогает обеспечивать правильное направление удара. Наиболее часто используют инструмент длиной 75-200 мм, с кромкой 20-25 мм. Для прорубания канавок в металле применяют крейцмейсель (разновидность зубила), он имеет несколько меньшую длину, 150-175 мм, и кромку 5-10 мм, однако кроме мастерской моего деда его уже нигде не найти.

Серьезные работы зубилом по стали уже и не встретишь. Черновую работу исполняют болгарки и газовые резаки, а чистовую – фрезерные станки. Рубка металла зубилом – уже классика, однако забывать её нельзя, вспомним, как происходит обработка заготовок в тисах. Будущую деталь обрубают либо по уровню, либо сверх уровня губок тисов. При рубке по уровню срез получается более гладким, а заготовка не подвергается деформации. Металл плотно зажимают в тисах так, чтобы верхнее ребро обрубаемой кромки выступало на 3-4 мм, это наиболее оптимальная величина. Если сделать ее больше, то стружка будет сниматься сложнее, если меньше, то процесс обработки займет больше времени. Выступающую часть срубают, затем деталь переставляют, выпуская сверху губок тисов снова 3-4 мм, и опять снимают стружку. Такая операция повторяется до достижения требуемого размера. Если обработку производим сверх уровня губок, то заготовку зажимают, чтобы линия обработки была параллельна губкам и на 3-4 мм выше их.

При работе режущая кромка инструмента должна располагаться под углом в 45 градусов к обрабатываемую металлу, а ударная часть приподнимается на 25-40 градусов вверх. Такое расположение помогает достичь более ровной линии сруба. При простых операциях со стальной полосой или арматурой, например, перерубание, слесарное зубило ставят перпендикулярно материалу, затем одним или несколькими ударами наполовину прорубают полосу. Точно также делают и с другой стороны заготовки, а если она круглая, то стержень проворачивают, обрабатывая пруток по окружности. Работайте с металлом только на наковальне или на толстом стальном листе.

Как закалить зубило – разложим все по полкам

Слесарное зубило изготавливается из углеродистой стали, поэтому закалять этот инструмент необходимо при температуре 750-800 градусов (цвет вишни угорки). Зубило для бетона изготавливают из легированных сталей, температура закалки у него больше. Если у вас самодельный инструмент, то калить его надо в определенном диапазоне температур, зависящем от марки стали. К примеру:

  • низкоуглеродистая сталь: 730-950 градусов;
  • высокоуглеродистая: 680-850 градусов;
  • легированные стали: 850-1150 градусов Цельсия.

Прогрев инструмента производят равномерно, во избежание резкого перепада температур между режущей кромкой и сердцевиной зубила. При достижении необходимой температуры изделие надо продержать некоторое время в печи. Лучше 1 час равномерно прогревать инструмент и 30 минут продержать в печи, чем за 10 минут нагреть до максимально возможной температуры и сразу охладить. Охлаждать зубило можно в воде или масле. Не скупитесь на количестве охлаждающей жидкости. Половина отрезанной пластиковой бутылки нам не подойдет, а вот 2-3 литра масла в оцинкованном ведре – то, что нужно.

Для образования феритно-цементитной смеси (наиболее прочная смесь железа и углерода, с большим сопротивлением сдвигу по плоскости скольжения при воздействии внешних нагрузок) металл необходимо медленно охлаждать до температуры 650 градусов, а от 650 до 400 градусов нужно быстрое охлаждение. При соприкосновении жидкой среды с раскаленным металлом жидкость начинает парить и обволакивает инструмент, в результате металл напрямую не соприкасается с охлаждающей жидкостью. Вокруг него образуется пленка из пара, называемая паровой рубашкой. Такая внешняя среда медленно охлаждает сталь. Когда температура материала снижается, масло или вода перестают испаряться, рубашка исчезает, и мы получаем более быстрое охлаждение. Таким образом, масло и вода одинаково воздействуют на металл.

Различие лишь в том, что масло охлаждает материал более медленно. Благодаря этому уменьшается вероятность возникновения внутреннего напряжения в металле. Оно больше подходит для высокоуглеродистых и легированных сталей, а вода – для низкоуглеродистых.

Опускать инструмент надо перпендикулярно поверхности масла, ни в коем случае не боком, не под углом и не кидать в ведро. Погружаем инструмент режущей частью вниз, плавно перемещая его вверх-вниз и вправо-влево. Это предотвратит резкий перепад температур между закаляемой частью и не закаляемой, а также позволит быстрее избавиться от паровой рубахи. Кроме кромки, необходимо закалить и хвостовик. Он тоже испытывает ударные загрузки и без закалки после непродолжительной работы станет обрастать «кудряшками». Закаляем его аналогично режущей кромке. В результате получаем стержень с закаленными краями и не каленой, упругой серединой – сбалансированный инструмент.

Заточка зубила, режущая кромка и хвостовик

Лезвие имеет форму клина, но клин бывает разный, и угол заточки зубила зависит от его применения. Вроде бы, чем острее угол, тем меньше необходимо прикладывать силы для удара. Но чем острее угол, тем он быстрее тупится при работе с твердыми материалами. Поэтому многолетний опыт работы с зубилом плавно подводит нас к компромиссу. Для рубки хрупких материалов (чугуна, бронзы, твердых сортов стали) лезвие зубила точат под углом 70 градусов. Для стали средней твердости применяют 60-градусный угол. Мягкие материалы (медь, латунь) рубят с углом заточки в 45 градусов. Алюминий и цинк можно разрубать с углом лезвия в 35 градусов.

Затачивать зубило, конечно, лучше при подаче на точило охлаждающей жидкости, но в домашних условиях такое почти невозможно. Из-за этого при сухой заточке надо быть осторожным и не перегреть инструмент выше 110 градусов, иначе его твердость снизится. После заточки режущие кромки должны иметь одинаковый угол наклона и ширину, поэтому в процессе работы лучше по чуть-чуть обрабатывать каждую сторону, часто переворачивая зубило. По окончании процесса заточки лезвия снимаем фаску и с хвостовика, придавая ему форму усеченного конуса. Не стоит забывать о правилах безопасности – пользуемся очками или защитным экраном. Пыль от наждака крайне вредна.

Зубило по бетону для перфоратора в заточке почти не нуждается. Все производители применяют технологию Long Life. Лезвие такого инструмента само затачивается при работе. Качественно закаленное зубило будет меньше деформироваться и стираться в процессе работы. А правильная заточка поможет перерубить любую сталь и раскрошит любой материал.

Закалка стали — температура, скорость и режимы закалки, свойства и структура закаленной стали

Закалка – вид термической обработки, состоящий из основных операций – нагрева до определенной температуры, выдержки, быстрого охлаждения. Он применяется в сочетании с другой разновидностью термообработки – отпуском. Эта технология позволяет улучшить механические характеристики недорогих марок стали, цветных металлов и сплавов, за счет чего снижается себестоимость получаемых изделий и конструкций.

Общие сведения о технологии закалки стали

Основные цели, решаемые комплексом закалка + отпуск:

  • повышение твердости;
  • повышение прочностных характеристик;
  • снижение пластичности до допустимой величины;
  • возможность использования пустотелых изделий вместо полнотелых, что позволяет снизить массу металлоизделия и металлоемкость производственного процесса.

Основные этапы закалки:

  • нагрев до температур, при которых осуществляется изменение структурного состояния металла;
  • выдержка, установленная в технологической карте;
  • охлаждение со скоростью, обеспечивающей формирование заданной кристаллической структуры.

После закалки проводят отпуск, который заключается в нагреве металла до температур, лежащих ниже линии фазовых превращений, с дальнейшим медленным понижением температуры. На результат термообработки влияют:

  • температура нагрева;
  • скорость роста температуры;
  • период выдержки при закалочных температурах;
  • охлаждающая среда и скорость снижения температуры.

Ключевым параметром является температура нагрева, от которой зависит перестройка и формирование новой структурной решетки. По глубине действия закалку разделяют на объемную и поверхностную. В машиностроении обычно используется объемная закалка, после которой твердость поверхности и сердцевины отличается незначительно. Поверхностная термообработка востребована для деталей, для которых важна высокая твердость поверхности и вязкая сердцевина.

Какие стали подвергают закалке

Не все марки сталей могут подвергаться закалке. Марки с содержанием углерода ниже 0,4% практически не изменяют твердость при закалочных температурах, поэтому этот способ для них не применяется. Закалочную технологию чаще всего применяют для инструментальных сталей.

Таблица правильных режимов закалки и отпуска для некоторых типов инструментальных сталей

Марка стали Температура закалки стали Среда охлаждения после закалочного нагрева Температура отпуска Среда охлаждения после отпуска
У7 800°C вода 170°C вода, масло
У7А 800°C вода 170°C вода, масло
У8, У8А 800°C вода 170°C вода, масло
У10, У10А 790°C вода 180°C вода, масло
У11, У12 780°C вода 180°C вода, масло
Р9 1250°C масло 580°C воздух в печи
Р18 1250°C масло 580°C воздух в печи
ШХ6 810°C масло 200°C воздух
ШХ15 845°C масло 400°C воздух
9ХС 860°C масло 170°C воздух

Виды закалки – с полиморфным превращением и без него

Закалка сталей протекает с полиморфным превращением, цветных металлов и сплавов – без них.

Закалка сталей с полиморфным превращением

В углеродистых сталях при повышении температур выше определенного уровня происходит ряд фазовых превращений, вызывающих изменения кристаллической решетки. При критических температурах, значение которых зависит от процентного содержания углерода, происходит распад карбида железа и образование раствора углерода в железе, называемого аустенитом. При медленном остывании аустенит постепенно распадается, и кристаллическая решетка приобретает исходное состояние. Если углеродистые стали охлаждать с высокой скоростью, то в зависимости от режима закалки в них образуются различные фазовые состояния, самый прочный из них – мартенсит.

Для получения мартенситной структуры доэвтектоидные стали(до 0,8% C) нагревают до температур, лежащих выше точки Ас3 на 30-50°C, для заэвтектоидных – на 30-50° выше Ас1.По такой технологии закаливают металлорежущий инструмент и упрочняют изделия, которые в процессе эксплуатации подвергаются трению: шестерни, валы, обоймы, втулки. При нагреве до более низких температур в структуре доэвтектоидных сталей наряду с мартенситом сохраняется более мягкий феррит, снижающий твердость металла и ухудшающий его механические характеристики после отпуска. Такая закалка стали называется неполной и в большинстве случаев является браком. Но она может использоваться в некоторых случаях во избежание появления трещин.

Закалка без полиморфного превращения

Закалка без полиморфного превращения протекает в цветных металлах и сплавах, имеющих ограниченную растворимость вторичных фаз при обычных температурах, в которых при высоких температурах не происходят полиморфные превращения. При повышении температур выше линии солидус (это линия, ниже которой находится только твердая фаза) вторичные фазы полностью растворяются. При быстром охлаждении вторичные фазы не выделяются, поскольку для этого необходимо определенное время. После такой термообработки цветной сплав является термодинамически неустойчивым, поэтому со временем он начинает распадаться с постепенным выделением вторичной фазы. Такой процесс распада, происходящий в естественных условиях, называется естественным старением, а при нагреве – искусственным старением. В результате старения получают равновесную структуру. Характеристики материала зависят от выбранного режима процесса.

Закалка цветных металлов и сплавов, в отличие от углеродистых сталей, часто не приводит к повышению прочности. Сплавы на основе меди, например, после такой ТО часто становятся более пластичными. Для таких материалов обычно используют отпуск, благодаря которому снимаются напряжения после литья, прокатки, штамповки, ковки или прессования.

Способы закалки стали

Способ закалки выбирают в зависимости от химического состава стали и запланированных свойств.

Закаливание с охлаждением в одной среде

Скорость охлаждения стали после закалки зависит от среды, в которой оно проводится. Самую высокую скорость обеспечивает охлаждение в воде. Такой способ используется для среднеуглеродистых низколегированных сталей и некоторых марок коррозионностойких сталей. При содержании углерода более 0,5% C и высоком легировании воду в качестве охлаждающей среды не применяют, поскольку такие сплавы покрываются трещинами или полностью разрушаются.

Прерывистая закалка в двух охлаждающих средах

Ступенчатую закалку применяют для деталей, изготовленных из сложнолегированных сталей. Крупногабаритные детали после нагрева на несколько минут окунают в воду, а затем охлаждают в масле до +320…300°C, после чего оставляют на воздухе. При охлаждении в масле до комнатных температур твердость изделия значительно снижается.

Изотермическая ТО

Закалка высокоуглеродистых марок – сложный процесс, состоящий из нормализации с последующим нагревом до температуры закалки. Нагретые детали опускают в ванну с селитрой, нагретой до температур +320…+350°C, выдерживают.

Светлая ТО

Такая термообработка применяется для высоколегированных сталей и заключается в их нагреве в среде инертных газов или в вакууме, что обеспечивает светлую поверхность металла. Светлая закалка используется в серийном производстве типовых изделий.

Термообработка с самоотпуском

При высокой скорости охлаждения внутри детали остается тепло, которое при постепенном выходе снимает напряжения внутренней структуры. Этот процесс можно доверить только специалистам, которые могут точно рассчитать время нахождения изделия в охлаждающей среде.

Струйная

Охлаждение осуществляют интенсивной струей воды. Такой процесс применяется при необходимости закаливания отдельных частей изделий.

Оборудование для проведения закалки

Оборудование разделяется на две основные группы – установки для нагрева и ванны для охлаждения. На современных предприятиях для получения закалочных температур используются:

  • муфельные термические печи;
  • оборудование для индукционного нагрева;
  • установки для нагрева в расплавах;
  • аппараты лазерного нагрева;
  • газоплазменные устройства.

Первые три типа установок востребованы для осуществления объемной закалки, три последние – для поверхностного процесса.

Закалочное оборудование – это стальные емкости, графитовые тигли, печи, в которых содержатся расплавленные металлы или соли. Закалочные ванны для жидких сред оборудованы системами обогрева и охлаждения. В их конструкции могут быть предусмотрены специальные мешалки для перемешивания жидких сред и устранения паровой рубашки.

Охлаждающие среды

Условия охлаждения стали после закалки выбирают в зависимости от химического состава обрабатываемого металла и требуемых характеристик конечного продукта. Это могут быть:

  • вода;
  • воздушная или струя или струя инертного газа;
  • минмасло;
  • водополимерные смеси;
  • расплавленные соли – бария, натрия, калия;
  • металлические расплавы – свинцовые или оловянные.

Технология закалочного процесса

Нагрев и выдержка

Температура нагрева стали при закалке зависит от ее химического состава. В общем случае наблюдается закономерность – чем меньше процентное содержание углерода, тем выше должна быть температура нагрева. Понижение температуры нагрева приводит к тому, что нужная структура не успевает сформироваться. Последствия перегрева:

  • обезуглероживание;
  • окисление поверхности;
  • увеличение внутреннего напряжения;
  • изменение структурных составляющих.

Изделия сложных форм предварительно подогревают. Для этого их два-три раза опускают на несколько минут в соляные ванны или держат короткое время в печах, нагретых до температур +400…500°C. Период выдержки определяется габаритами изделия и их количеством в печи. Все части изделия должны прогреваться равномерно.

Таблица температур закалки различных марок стали

Марка Температура, °C Марка Температура, °C
15Г 800 50Г2 805
65Г 815 40ХГ 870
15Х, 20Х 800 3Х13 1050
30Х, 35Х 850 35ХГС 870
40Х, 45Х 840 30ХГСА 900
50Х 830

Температуру нагрева измеряют с помощью пирометров – контактных и бесконтактных, инфракрасных приборов.

Охлаждение

Для охлаждения используется вода – чистая или с растворенными в ней солями, щелочные растворы. Для легированных сталей используется обдув или охлаждение в минмаслах. В изотермических и ступенчатых процессах для охлаждения используются расплавы солей, щелочей и металлов. Такие среды могут чередоваться между собой.

Отпуск

В зависимости от необходимой температуры отпуск осуществляется в масляных, щелочных или селитровых ваннах, печах с принудительной циркуляцией воздушных потоков, горячем песке.

Низкий отпуск, проводимый при +150…+200°C,служит для устранения внутренних напряжений, некоторого повышения пластичности и вязкости без существенного ухудшения твердости. Низкий отпуск востребован для измерительного и металлообрабатывающего инструмента, других деталей, которые должны сочетать твердость и устойчивость к износу.

Для быстрорежущих сталей отпуск осуществляют при температурах +550…580°C. Такую процедуру называют вторичным отвердением, поскольку она приводит к дополнительному росту твердости.

Возможные дефекты после закалки

Нагрев, выдержку, охлаждение и отпуск стали осуществляют в соответствии с технологическими картами, разработанными специалистами. Нарушение разработанного и утвержденного техпроцесса и/или неоднородность структуры заготовки могут стать причиной появления различных дефектов. Среди них:

  • Неравномерный нагрев и/или охлаждение. Приводят к деформациям и образованию трещин, неоднородному составу и неоднородным механическим характеристикам.
  • Пережог. Возникает из-за проникновения кислородных молекул в металлическую поверхность. В результате образуются оксиды, изменяющие рабочие характеристики поверхностного слоя. Этот дефект возникает из-за выгорания из стали углерода, вызванного избыточным количеством кислорода в печи.
  • Попадание в масляную охлаждающую ванну воды. Это нарушение техпроцесса приводит к появлению трещин на изделии.

Все перечисленные выше дефекты являются неисправимыми.

Типы термической обработки алюминия

Термическая обработка алюминия — это процесс, посредством которого повышаются прочность и твердость определенного подмножества алюминиевых сплавов, а именно деформируемых и литейных сплавов, способных к дисперсионному твердению. К дисперсионно-твердеющим алюминиевым сплавам относятся серии 2XXX, 6XXX, 7XXX и 8XXX. Кроме того, отжиг может потребоваться для деталей, подвергшихся деформационному упрочнению в процессе формования.

Типичными видами термической обработки алюминия являются отжиг, гомогенизация, термообработка на твердый раствор, естественное старение и искусственное старение (также известное как дисперсионное твердение).В зависимости от того, какой именно процесс используется, температура печи может варьироваться от 240 до 1000°F. Важно иметь в виду, что термическая обработка алюминия сильно отличается от обработки стали.

Отжиг

Алюминиевые сплавы подвергаются деформационному упрочнению, также известному как деформационное упрочнение. Деформационное упрочнение происходит, когда алюминиевый сплав подвергается пластической деформации. Пластическая деформация заставляет зернистые структуры алюминия скользить друг относительно друга вдоль областей, называемых плоскостями скольжения.По мере того, как происходит все большая и большая пластическая деформация, остается все меньше и меньше плоскостей скольжения, которые легко деформировать. В результате для достижения дальнейшей деформации требуется большее усилие. Когда деталь достигает этого состояния, говорят, что она закалена. Для продолжения пластической деформации материала деформационное упрочнение необходимо снять с детали.

Целью отжига является существенное восстановление структуры кристаллического зерна, восстановление плоскостей скольжения и обеспечение возможности продолжения формообразования детали без приложения чрезмерных усилий.Для отжига нагартованного алюминиевого сплава металл необходимо нагреть до температуры от 570°F до 770°F в течение установленного времени, от тридцати минут до полных трех часов. Время и температура зависят от двух вещей: размера отжигаемой детали и состава ее сплава.

Отжиг также снимает внутренние напряжения, которые могут возникнуть в детали во время таких процессов, как холодная ковка или литье, стабилизирует размеры детали и устраняет проблемы, возникающие в результате внутренних деформаций (например, деформации).Кроме того, отжиг можно успешно проводить на алюминиевых сплавах, которые считаются нетермообрабатываемыми сплавами. Он обычно используется на кованых, экструдированных или литых алюминиевых деталях.

Гомогенизация

Гомогенизация используется для более равномерного перераспределения осаждающих элементов в алюминиевой детали. Обычно это необходимо при работе с литыми деталями из алюминиевого сплава. Когда деталь начинает остывать, наружный край, непосредственно контактирующий с формой, охлаждается первым.Это приводит к образованию корки из алюминиевых зерен или кристаллов. По мере того как деталь продолжает остывать внутрь, в результате получается довольно чистый алюминий вблизи поверхности и в некоторых областях вблизи центра. Легирующие элементы выпадают в осадок, в результате чего зерна алюминия фиксируются на месте. Литая деталь в конечном итоге становится мягкой, а некоторые — прочными. Эта сегрегация между областями может быть уменьшена, а полученная часть может быть сделана более пригодной для формования путем прохождения процесса гомогенизации.

Алюминиевая деталь гомогенизируется путем повышения ее температуры чуть ниже точки плавления, которая обычно составляет от 900°F до 1000°F.После того, как вся деталь достигла этой температуры гомогенизации, ей дают медленно охладиться. В результате получается литая деталь с однородной внутренней структурой.

Термическая обработка раствором

Хотя скорость охлаждения не является фактором при отжиге, она является фактором в другом аналогичном процессе термообработки алюминия, называемом термообработкой на твердый раствор. В процессе термической обработки на твердый раствор элементы, ответственные за старение (что со временем затрудняет работу с металлической деталью), растворяются.Эти растворенные элементы затем становятся сфероидами, и в результате получается гомогенизированная структура. Однако деталь должна быть закалена или быстро охлаждена, чтобы сохранить то окончательное распределение растворенных элементов в сплаве, которое было достигнуто в результате термической обработки. После этого с деталью будет намного легче работать. Однако со временем эти захваченные элементы снова выпадут в осадок и вызовут старение.

Точная температура для термообработки на твердый раствор зависит от состава сплава алюминия, но обычно она находится в диапазоне от 825°F до 980°F, но используемая температура должна быть в пределах ±10°F от целевой температуры.Если эта температура не будет достигнута, термообработка раствора не будет успешной. Если температура будет слишком низкой, прочность будет потеряна; если температура слишком высока, деталь может обесцветиться, критические элементы могут расплавиться или внутри детали может возникнуть повышенная деформация.

После того, как деталь достигла этого узкого интервала заданной температуры, ее необходимо замочить. Это время замачивания может составлять от 10 минут для тонкой детали до 12 часов для более крупной и толстой детали.Однако у специалистов по термообработке есть общее практическое правило: один час на каждый дюйм поперечного сечения по толщине.

Далее следует этап закалки. Цель закалки здесь состоит в том, чтобы «заморозить» захваченные элементы на месте или охладить алюминиевую деталь достаточно быстро, чтобы легирующие элементы не успели выпасть в осадок при охлаждении детали. Вода является наиболее часто используемой закалкой и, как правило, наиболее эффективной закалкой для алюминиевых сплавов.

Любая формовка, которую необходимо выполнить для детали, подвергнутой термообработке на твердый раствор, должна выполняться вскоре после завершения закалки.В противном случае начнется естественное старение и деталь станет сложнее в работе. Это противоположно тому, что происходит с термообработанными сталями, которые после закалки становятся чрезвычайно хрупкими и твердыми.

Естественное старение

После термообработки алюминия на раствор растворенные элементы со временем начинают выпадать в осадок. Это приводит к тому, что зерна фиксируются на месте, что, в свою очередь, увеличивает естественную прочность алюминия и называется старением.

Процесс естественного старения или возрастного упрочнения происходит при комнатной температуре в течение периода времени от четырех до пяти дней, при этом 90% упрочнения происходит в течение первых суток.Из-за этого эффекта алюминиевые детали часто необходимо довольно быстро формовать после прохождения процесса термообработки на твердый раствор.

Искусственное старение, также известное как закалка атмосферными осадками

Чтобы некоторые алюминиевые сплавы могли достичь максимальной твердости, из них необходимо полностью осадить растворенные элементы. Не все алюминиевые сплавы могут достичь достаточной твердости в процессе естественного старения при комнатной температуре. Некоторые из них могут затвердевать только до определенной точки, но это можно решить с помощью дисперсионного твердения, которое иногда называют искусственным старением.

При дисперсионном твердении алюминий нагревается до определенной температуры сплава от 240°F до 460°F, в пределах ±5°F от заданной температуры. Затем он замачивается на период от шести до двадцати четырех часов с последующим охлаждением до комнатной температуры. Результат включает значительное увеличение предела текучести алюминия, несколько меньшее увеличение предела прочности при растяжении и снижение пластичности.

Проблемы с закалкой алюминиевых сплавов

Как обсуждалось ранее, цель закалки состоит в том, чтобы сохранить растворенные элементы в той форме, которая достигается в конце фактического процесса нагрева.Если закалка требуется как часть термической обработки алюминия, то очень важно закаливать деталь, как только она выходит из печи для термической обработки. Задержка более 15 секунд может быть очень вредной. Разумно располагать закалочный бак как можно ближе к печи для термообработки.

Вода при температуре окружающей среды обычно используется для закалки алюминиевых сплавов, но для более сложных форм с переменным поперечным сечением могут быть рассмотрены другие методы закалки.Другие варианты закалки алюминия включают:

  • кипящие воды
    • Bline
    • рассол
    • принудительные взрывы воздуха
    • по-прежнему
    • Polymers
    • гликоли
    • Быстрое гашение масла
    • Быстрая гася масла

    Имейте в виду, что один из недостатков с быстрым охлаждением является искажением частью (например, или скручивание) и развитие остаточных напряжений, что делает закалку горячей водой еще одним распространенным выбором.

    Печи для термообработки алюминия

    Почти все упомянутые выше термообработки алюминия требуют очень точного контроля температуры для достижения желаемого эффекта.Это включает в себя использование высококачественных печей и сушильных шкафов, которые могут обеспечить равномерное распределение температуры, чрезвычайно точные контрольно-измерительные приборы и квалифицированных специалистов, знающих, как правильно использовать оборудование.

    Должны быть не только достигнуты правильные температуры, но циклы температура-время для процесса термообработки должны быть однородными и непрерывными. Кроме того, печь должна быть сконструирована таким образом, чтобы обрабатываемая деталь достигала равномерной температуры на всем протяжении.

    АСМ2705Э

    При изготовлении алюминиевых деталей для аэрокосмической и автомобильной промышленности используется глобальная спецификация пирометрии ASM2750E (Спецификации аэрокосмических материалов). Эта спецификация была выпущена SAE International и использовалась Nadcap при сертификации и аудите оборудования для термообработки, используемого в авиационном и автомобильном производстве. Он включает такие факторы, как размещение и тип термопар, используемых для определения температуры печи, калибровки и точности системы тестирования.Идеальным решением для достижения соответствия ASM2705E является добавление пакета пирометрии для поддержки необходимого аудита и тестирования.

    Печи L&L, используемые для термообработки алюминия

    Когда дело доходит до термообработки важных алюминиевых деталей, компания L&L Special Furnace Co., Inc. предлагает несколько различных решений. К печам, хорошо приспособленным для работы с алюминием, относятся:

    Каждая из этих печей может быть оснащена нашим комплектом для авиационной пирометрии для обеспечения соответствия требованиям ASM2705E, а также другими опциями, чтобы убедиться, что вы можете получить печь, которая действительно соответствует вашим потребностям в термообработке алюминия.

    Модель DRQ246 проходит заводские испытания, проверяя ручное управление нагрузкой и время от нагревания раствора до закалки.

    Термическая обработка алюминия – Позвольте L&L помочь

    Термическая обработка алюминия может быть сложным процессом с очень небольшим количеством ошибок или задержек. Вот почему мы разработали наши печи с учетом ASM2705E. Наши печи оснащены высокоточными контроллерами, а внутренняя часть всех наших печей разработана для обеспечения равномерного распределения температуры.Мы даже предлагаем современные закалочные ванны для обеспечения точности на этом последнем, но решающем этапе термообработки на твердый раствор.

    Идеальным решением для клиентов, выполняющих термообработку алюминия, является одна из печей, предназначенных для использования с алюминием вместе с пирометрическим комплектом для поддержки калибровки, испытаний и необходимой документации. L&L Special Furnace предлагает и то, и другое. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать, как мы можем вам помочь.

    Термическая обработка алюминия 6061 — Закалка и старение алюминия 6061

    Компания Jones Metal занимается формовкой и термообработкой металлов и сплавов различной прочности и свойств.Чтобы осветить наши процессы термообработки алюминия, мы рассмотрим пример нашего процесса с алюминием 6061 в качестве предпочтительного металла. Вот как мы упрочняем и смягчаем детали из алюминиевого сплава.

    О алюминии 6061

    6061 алюминий — пластичный металл, который можно штамповать, резать, глубоко вытягивать, сверлить, нарезать резьбу, гнуть, сваривать, гидроформовать и т. д. Магний и кремний являются основными легирующими элементами в этом металле, а 6061, как правило, прочен и устойчив к коррозии. Он поддается термообработке и устойчив к растрескиванию при снятии напряжения.

    Когда алюминий 6061 поступает к нам с полки, он чаще всего находится в состоянии O, которое является его самым мягким и податливым состоянием. В процессе формования некоторых алюминиевых деталей наши клиенты запрашивают термообработку для смягчения и снятия напряжения с детали, чтобы избежать проблем с вибрацией и сохранить форму детали. Поскольку наше собственное оборудование охватывает широкий спектр возможностей, мы можем взять мягкий алюминий и обработать его до твердости, которая соответствует потребностям наших клиентов.

    Процесс термообработки закалкой и старением

    Процесс доведения детали из алюминия 6061 в состоянии O до более прочного и долговечного состояния начинается с термообработки деталей при температуре 985 градусов по Фаренгейту в течение часа в печи с откидным дном.В этот момент корзину с деталями опускают в закалочный бак. Охлаждающая жидкость циркулирует для быстрого охлаждения деталей. Ключом к этому процессу является скорость и равномерное охлаждение; детали закаливаются в течение шести секунд после открытия дверцы печи с откидным дном.

    По завершении этого процесса закаленная алюминиевая деталь теперь находится в состоянии W. В этом состоянии материал можно формовать или выпрямлять. Поскольку время и комнатная температура воздуха также могут оказывать упрочняющее действие, размещение этих недавно обработанных алюминиевых деталей на открытом воздухе на полу рабочего помещения в течение 96 часов приведет к твердости деталей до T4.Алюминий 6061-T4 является одним из самых твердых сплавов, которые могут быть в этом алюминиевом сплаве. Процесс затвердевания алюминия можно остановить, поместив алюминиевые детали в морозильную камеру, пока они не будут снова готовы к прессованию.

    После этого вторичного прессования детали проходят процесс термической обработки старением. Старение алюминия 6061 происходит при температуре от 350 до 500 градусов по Фаренгейту, и, в зависимости от толщины и других факторов, детали остаются в печи в течение 12-24 часов.

    После этого старения детали теперь находятся в состоянии T6.В общем, T6 является наиболее распространенным состоянием для алюминия, и поскольку алюминий 6061 часто используется в тяжелых конструкциях, прочность и ограниченная формуемость металла при этом состоянии важны.

    Термическая обработка алюминия в компании Jones Metal Products

    В компании Jones мы гордимся тем, что можем предложить процессы формовки и термообработки как для крупных, так и для небольших заказов, независимо от формы и материала. Свяжитесь с нами онлайн или позвоните по телефону 888-868-6535 сегодня, чтобы поговорить с экспертом о том, какой процесс подходит для необходимых вам деталей.Вы также можете отправить нам свои чертежи онлайн, чтобы узнать цену.

    Как восстановить жесткость алюминиевой пластины после сварки?

    Как вернуть жесткость алюминиевой пластине после сварки?

    В: Когда я привариваю алюминиевый лист от 3/16″ до 1/4″ для кузовов грузовиков, он теряет свою жесткость. То же самое происходит и при изготовлении панелей для кузовов автомобилей. Если я нагрею панели примерно до 400 или 500 градусов и дам им остыть, они станут очень гибкими, и я смогу очень легко сформировать пластины.Как я могу вернуть пластинам жесткость после того, как я закончу их формирование?

    A: Алюминиевые сплавы обычно приобретаются в определенном состоянии. В случае нетермообрабатываемых сплавов это -H Отпуск, который относится к упрочненному состоянию материала. В случае термообрабатываемых сплавов это -T Temper, который отражает термическую обработку, которой подвергался материал во время производства. Оба эти метода отпуска используются для придания прочности основному материалу.На упрочняющие характеристики сплавов -H и -T может существенно повлиять нагрев основного материала.

    Например, после дуговой сварки наблюдается снижение прочности, а также увеличение пластичности в локализованной области, прилегающей к сварному шву. Эта область была нагрета во время операции сварки до температуры, достаточной в течение времени, достаточного для отжига или частичного отжига основного материала. Тот же эффект будет иметь место при нагреве всей панели.Операция нагрева начнет удалять часть упрочнения, которое было введено операциями отпуска, и снизит предел прочности на растяжение и повысит пластичность материала (формируемость). Чем выше температура и чем дольше время при температуре, тем более выражено воздействие на материал.

    К сожалению, нет практического способа восстановить жесткость основного материала готовой детали после того, как он был уменьшен путем нагревания. Теоретически можно упрочнить обработанный материал деформационным упрочнением или термической обработкой, однако из-за процедур, необходимых для выполнения этих операций, это обычно не подходит.Деформационное упрочнение достигается за счет контролируемой физической деформации основного материала, которая обычно включает уменьшение площади поперечного сечения. Термическая обработка для улучшения механических свойств обычно включает нагрев до очень высокой температуры с последующей закалкой в ​​воде, а затем контролируемый повторный нагрев в течение дополнительного периода времени. Послесварочная термообработка алюминиевых сплавов используется в некоторых специализированных приложениях, однако существует ряд важных соображений, таких как деформация изготовленной детали при ее нагреве и охлаждении в очень широком диапазоне температур, практичность физического нагрева и охлаждения. весь компонент и стоимость, связанная с этой сложной процедурой.

    В: У меня есть клиент, у которого возникли проблемы с прохождением управляемых испытаний на изгиб на основном материале 5083. Какой присадочный сплав он должен использовать и почему не проходят испытания на изгиб.

    A: Основной материал 5083 можно успешно сваривать с 5356, 5183 и/или 5556. Все три из этих присадочных сплавов могут подходить для сварки этого основного материала, однако выбор одного из этих присадочных сплавов зависит от области применения. и требования к обслуживанию свариваемого компонента.Базовый материал 5083 может использоваться в различных областях, включая судостроение, криогенные резервуары, военную технику и строительные конструкции. С точки зрения конструкции, учитывая угловые сварные швы, типичные значения прочности на поперечный сдвиг для этих трех присадочных сплавов составляют 26Ksi, 28Ksi и 30Ksi для 5356, 5183 и 5556 соответственно. Принимая во внимание поперечную прочность на растяжение сварного шва с разделкой кромок, присадочный сплав 5356 обычно используется только на основном материале 5083, когда нет требований к квалификации процедуры сварки с разделочной сваркой.Присадочный сплав 5356 может не всегда обеспечивать минимальные требования к прочности на растяжение, установленные нормами (40ksi – 275 МПа) для испытаний на поперечное растяжение сварного шва с разделкой кромок основного материала 5083. Присадочный материал 5183, разработанный специально для сварки основного материала 5083, будет соответствовать требованиям к механическим свойствам для аттестации процедуры разделочной сварки. Основной сплав 5556 имеет несколько более высокие механические свойства по сравнению со сплавом 5183 и может использоваться для сварки чуть более прочного основного материала 5456, но также будет соответствовать минимальным требованиям к прочности на растяжение для основного материала 5083.Основной материал 5083 не следует сваривать с присадочным сплавом 4043 или 4047. Не рекомендуется сваривать любой основной материал серии 5xxx с содержанием магния более 2,5% с присадочным сплавом серии 4xxx.

    Неудачная проверка управляемого изгиба может быть вызвана рядом причин:

    1. Наиболее очевидная причина заключается в том, что в сварном шве имеется какая-либо несплошность, которая вызвала разрыв, обычно несплавление. Чтобы определить наличие каких-либо существенных неоднородностей, которые могли вызвать отказ, необходимо проверить образец, вышедший из строя.
    2. Правильно ли проведен тест? Образцы могли быть неправильно подготовлены перед изгибом или, возможно, они были согнуты по неправильному радиусу. Исследование неудавшихся образцов необходимо для подтверждения того, что они были подготовлены в соответствии с соответствующей спецификацией. Процедура испытаний должна быть оценена для определения ее правильности.
    3. Какой метод тестирования использовался? Метод испытания на управляемый изгиб с закруглением является предпочтительным методом испытания алюминиевых сварных соединений из-за значительных различий в механических свойствах некоторых алюминиевых сплавов после сварки.Метод плунжерных испытаний не рекомендуется для более прочных алюминиевых сплавов, подобных тем, которые вы испытываете.
    4. Использование неподходящего присадочного сплава, такого как серия 4ххх, используемая для этого основного материала, может привести к получению сварного шва с низкой пластичностью и, следовательно, склонности к разрушению.

    Руководство для начинающих – Сделай из металла

    Многие удивляются, когда слышат, что алюминий можно отжигать. Поскольку это уже мягкий материал, зачем его делать еще мягче?

    На самом деле не все виды алюминия можно отжигать.Это только определенные оценки. В этой статье я расскажу о том, какие сплавы можно отжигать, что вы получаете, отжигая их, и об удивительном трюке, который позволит вам делать это правильно каждый раз.

    Как каждый раз правильно выполнять отжиг вручную

    Можно также начать с того, что вас больше всего интересует.

    Если вы уже знаете, что сплав, с которым вы работаете, можно отжигать, и это стоит делать, вот как вы можете отжигать (почти) каждый раз:

    Получите маркер.

    Да, этот чертовски дешевый перманентный маркер. У вас, вероятно, есть 3 в вашем наборе инструментов прямо сейчас. Неважно, какой вид. Это даже не обязательно должен быть бренд Sharpie (хотя я не знаю, почему вы не захотите их использовать).

    Нацарапать весь кусок алюминия. Не беспокойтесь о том, чтобы покрыть его на 100%, достаточно оставить след на каждой общей области.

    А теперь достань фонарик. Начните нагревать деталь. Не нагревайте его слишком быстро и держите пламя на всей поверхности, чтобы поддерживать равномерный нагрев.Вам не нужны горячие точки. На самом деле очень легко перегреть и расплавить материал (отжиг происходит при температуре чуть ниже точки плавления), так что наберитесь терпения и не торопитесь.

    Вы увидите, как маркеры меняют цвет. Тогда при определенной температуре они довольно хорошо исчезнут. Это сладкое место, которое вы ищете. Закалите алюминий в воде и готово!

    Преимущество этого метода в том, что он дает вам множество вариантов нагрева алюминия в зависимости от того, что у вас есть.Вы можете использовать кислородно-ацетиленовую горелку, пропановую горелку и все, что есть под рукой, что может нагреть материал примерно до 775 F. Это идеальный способ отжига алюминия своими руками.

    Если вы один из странных людей, у которых в наборе инструментов нет маркера, есть несколько других способов добиться того же результата:

    • Если вы используете кислородно-ацетиленовую горелку, зажгите ее без очень низкого количества кислорода. Затем проведите дымным пламенем по детали. Он покроет его черным углеродом.Затем включите кислород до нормального количества и нагревайте деталь до тех пор, пока углерод не исчезнет, ​​как это делают метки Sharpie.
    • В крайнем случае можно использовать кусковое мыло. Просто насухо протрите им поверхность детали и нагрейте, пока он не станет темно-коричневым. Не мой любимый подход, но он работает. Я не знаю, подходит ли для этого любая марка мыла, но я знаю, что Dove справится с этой задачей.

    Чтобы было ясно, технически это не считается полным отжигом. Для полного отжига алюминия требуются очень контролируемые печи и определенное время выдержки.Частичный отжиг, подобный этому, даст вам возможность легче формировать его без растрескивания.

    Этот метод работает только с листовым металлом или очень тонкими деталями. Тепло должно проникать через металл. Если металл слишком толстый, температура поверхности будет правильной, но внутренняя температура будет слишком низкой для отжига.

    Примечание по методу угольной сажи: Чтобы знать, какой толщины наносить угольную сажу, потребуются определенные навыки. Сколько вам нужно надеть, зависит от толщины металла.Если толщина всего около 0,020 дюйма, вам нужно нанести очень светлый, даже не полностью черный слой. В противном случае сажа будет сгорать слишком долго, и вы в конечном итоге проплавите деталь. Несколько раз попробуйте это на тренировочном образце, чтобы прочувствовать его.

    Если вы работаете с чем-то толщиной около 0,020″-0,030″, сажа не должна быть полностью черной. Вы должны быть в состоянии легко увидеть металл под ним. Если толщина ближе к 0,040″-0,060″, сажу следует нанести на поверхность, чтобы она стала полностью черной.

    Совет для профессионалов:  Если вы действительно хотите зафиксировать температуру, вы можете приобрести специальные маркировочные палочки, которые меняют цвет с непрозрачного на прозрачный в пределах 1 % от заданной температуры. Просто найдите «палочки с указанием температуры».

    Области применения, в которых отлично работает ручной отжиг

    Есть несколько областей, где такой отжиг алюминия имеет смысл. Вот краткий список некоторых примеров:

    Труба Изгиб: Может быть сложно согнуть алюминиевые трубы так, чтобы они не треснули или, по крайней мере, не побелели.Их отжиг — отличный способ сохранить прочность трубы.

    Сплющивание труб: Если вы делаете что-то структурное из труб, вам может понадобиться сгладить концы, чтобы вы могли просверлить их, чтобы надежно продеть болт. Отжиг — отличный способ получить красивую чистую форму. Я сделал трубу диаметром 2 дюйма со стенкой 1/16 дюйма, но я уверен, что вы могли бы сделать ее немного больше. Отжиг позволит сплющить плоскость без чрезмерной деформации трубы — изгибы будут красивыми и четкими.

    Изгиб плоского стержня: Я довольно успешно проделал это с плоским стержнем размером 1/2″ x 4″. Плоский стержень сложно согнуть, так как он действительно склонен к растрескиванию. Я определенно рекомендую отжиг в факеле для формовки, когда это возможно.

    Прелесть отжига в газовой горелке в том, что его очень легко локализовать. Просто отожгите часть, которую нужно согнуть, вам не нужно прикасаться к остальной части. После того, как он сформирован, изогнутые области, вероятно, затвердеют и восстановят свою прочность, а части, которые вы не отожгли, останутся нетронутыми.

    Как отжигать алюминий в печи для термообработки

    Очевидно, что это действительно будет зависеть от сорта алюминия. Тем не менее, основной процесс в целом одинаков. Нагреть до определенной температуры, выдержать при этой температуре, затем охладить. После того, как вы закончите работу над этим, довольно легко восстановить состояние алюминия с помощью небольшой термообработки.

    Итак, вот несколько распространенных марок алюминия, которые вы, возможно, захотите подвергнуть термообработке, а также инструкции по отжигу в печи:

    1100 Отжиг при 650 F, убедитесь, что он полностью прогрет, затем охладите на воздухе.
    2024 Если вы работаете в термообработанном состоянии, выдержите при 750 F в течение двух часов, затем медленно охладите в печи. Между холодной обработкой отжигайте при 650°С в течение 2 часов, затем охлаждайте на воздухе.
    3003 Отжиг при 775 F, охлаждение на воздухе.
    5052 Отжиг при 650 F, затем охлаждение на воздухе.
    6061 Отжиг при 775 F, выдержка 2-3 часа при температуре, затем охлаждение на воздухе.
    7075 Отжиг при 775 F в течение 3 часов, затем охлаждение до 500 F со скоростью 50 F в час, затем охлаждение на воздухе.Это суетливый материал для работы.

    Итак, после того, как вы отожжете и закончите работу с алюминием, вы можете восстановить предыдущую термообработку. Если вы этого не сделаете, с вами может быть все в порядке, или позже у вас могут возникнуть трещины. Это зависит только от того, насколько важна та часть, над которой вы работаете.

    Я не буду вдаваться во все различные способы термической обработки каждого сорта алюминия и способы достижения каждого отпуска, это легко составило бы целую статью.Поскольку речь идет конкретно об отжиге, просто имейте в виду, что может быть целесообразно восстановить термообработку и отпуск на всем, что вы отжигали.

    Что делает отжиг с алюминием

    Поскольку алюминий уже такой мягкий материал, что вы можете получить от его отжига?

    Основной причиной отжига алюминия является улучшение пластичности. Любая формовка может привести к растрескиванию или усталости материала, но отжиг может уменьшить эти проблемы.

    Краткое примечание: избегайте механической обработки алюминия в отожженном состоянии — он очень липкий и режет чисто.Будет сложнее получить красивую поверхность, которая не будет полностью испачкана. Также вполне вероятно, что материал склеится, приварится к вашим режущим инструментам и вызовет катастрофический отказ, о котором услышат все остальные в мастерской. Если возможно, попытайтесь подвергнуть отожженные детали повторной термообработке перед механической обработкой.

    Если вы будете гнуть алюминий в холодном виде и без его отжига, вы, вероятно, увидите, что растянутая сторона становится какой-то белой. Это небольшие трещинки, которые образуются на поверхности материала.

    Обычно это не имеет большого значения, но при некоторых условиях может стать проблемой. Например, если это высокопроизводительная деталь, на которую вы рассчитываете, чтобы иметь максимальную прочность, растрескивание будет большой проблемой. Области применения, в которых изогнутый алюминий подвергается вибрациям, могут быть еще одним случаем, когда отжиг имеет смысл. Или если он подвергается воздействию жары/холода (даже летом и зимой в северных районах).

    Всякий раз, когда вы выполняете настоящую формовку металла, когда вы пытаетесь его растянуть, сжать или глубоко вытянуть, вы должны, по крайней мере, подумать об его отжиге.

    Имейте в виду, что вам, возможно, придется отжигать его несколько раз во время формовки, так как алюминий затвердеет и снова станет жестким. Он также может потерять отжиг с течением времени — некоторые марки выдерживают его только в течение часа, некоторые могут выдерживать его в течение года. Алюминий может показаться забавным, как только вы с ним познакомитесь.

    Какие виды алюминия можно отжигать

    Вот список деформируемых марок и информация о том, пригодны ли они для отжига:

    1xxx – Чистый алюминий (99 % или выше), также известный как электротехнический сорт Не подвергающийся термической обработке.Технически отжиг возможен, но это действительно сложно, и его лучше полностью избегать, если в этом нет крайней необходимости. Честно говоря, этот материал настолько мягкий, что маловероятно, что вам понадобится его отжиг, если только вы его не растягиваете и не сжимаете.
    2xxx – Медный сплав Термообрабатываемый. Однако, как правило, этот сорт подвержен горячему растрескиванию, поэтому не пытайтесь отжигать его без крайней необходимости.
    3xxx – Марганцевый сплав Не подвергается термической обработке.Это действительно поддающийся формованию материал, и его часто можно увидеть в таких приложениях, как кухонная посуда. Вы можете отжечь его довольно легко.
    4xxx – Кремниевый сплав Как термообрабатываемый, так и нетермообрабатываемый, в зависимости от цифр, следующих за цифрой 4. Он может иметь содержание кремния до 21,5%, что делает температуру плавления очень низкой. Он обычно используется в качестве наполнителя сварных швов. Отжигать это боль.
    5xxx – Магниевый сплав Не подвергается термической обработке.Это часто можно увидеть в форме листового металла, и это податливый материал. Отжиг отлично подходит для сложной и глубокой формовки, но для формовки более простых вещей он вряд ли вам понадобится.
    6xxx – сплав магний-кремний Термообрабатываемый. Это один из самых распространенных видов алюминия (особенно 6061), который очень хорошо отжигается. Возможно, вам придется отжигать его несколько раз по мере формирования, так как он склонен к упрочнению.
    7xxx – Цинковый сплав Термообрабатываемый.Это очень жесткий алюминий, и он обычно используется в аэрокосмической промышленности для таких вещей, как лонжероны крыльев. Отжиг возможен, но это чрезвычайно сложно, и его лучше избегать, особенно если вы пытаетесь сделать это вручную. Это действительно склонно к стрессу.
    8xxx – «другие элементы» Это полная случайная смесь легирующих элементов, и, как правило, довольно специализированных материалов. Что касается отжига, ваша догадка так же хороша, как и моя. Посмотрите, можете ли вы получить информацию от поставщика.

    Практическая информация об обозначениях алюминия

    Вот объяснение некоторых дополнительных кодов, которые вы найдете в обозначении марки, которые помогут вам понять, в каком состоянии сейчас находится алюминий:

    Основная термообработка алюминия Обозначение:

    F «По состоянию на изготовление» — материал не подвергался контролю после процесса формования литья, горячей или холодной обработки.
    O «Отожженный» – очень низкая прочность, но чрезвычайно пластичный.
    H «Деформационная закалка» — только для кованых изделий. За этим обозначением будет следовать число, которое будет объяснено в таблице ниже.
    W «Термообработанный раствор» — вы почти никогда не увидите этого — он не отпущен и поэтому нестабилен. Внутренние напряжения высоки, и этого типа обычно лучше избегать, если это вообще возможно.
    T «Термообработка раствором» – упрочнение путем термической обработки, возможно, деформационное упрочнение, но код отпуска (описанный ниже) поясняет, что еще можно было сделать для корректировки свойств алюминия.

    Коды закалки алюминия:

    9024 5
    T1 Охлажденный в результате высокотемпературного процесса формования (например, экструдирования) и естественно состаренный до стабильного состояния Устойчивое условие
    T3 T3 раствор, обработанный термическими, холодным, работал и естественным образом в возрасте до устойчивого условия
    T4 раствор, обработанный тепло и естественно в возрасте до устойчивого условия
    T5 охлажен из Процесс формирования высокой температуры и искусственно в возрасте
    T6 T6 Раствор Теплообработанные и артефикационные в возрасте
    T7
    T7 Раствор Теплообработанные и чрезмерные преодоленные
    T8 Раствор термообработанный, холодный, затем искусственно в возрасте
    T9 Термообработка раствором, затем искусственное старение, затем холодная обработка
    T10 Охлаждение после высокотемпературного процесса формовки, холодная обработка, затем искусственное старение

    Деформационное упрочнение алюминия Коды:

    H2 штамм штамм закаленного
    H3 штамм натянутые затем частично отжигают
    H4 штамм упрочны, затем стабилизированы
    H5 Штамбрь закалены, затем окрашены или лакированы

    Хорошо, это все, что вам нужно знать об отжиге.Надеюсь, это поможет вам.

    Имейте в виду, что вам может понадобиться немного попробовать процесс, прежде чем вы рискуете испортить что-то ценное. Посмотрите, сможете ли вы получить небольшой кусочек алюминия, над которым вы работаете, чтобы вы могли точно увидеть, как он реагирует.

    Есть вопросы? Другие советы? Напишите их в комментариях!

    Как долго затвердевает алюминий? – СидмартинБио

    Как долго затвердевает алюминий?

    Искусственное старение/отверждение дисперсионным твердением Дисперсионное твердение происходит при температуре от 240°F до 460°F, при этом каждый сплав имеет определенную температуру.Чтобы получить наилучшие результаты, температура должна быть в пределах ± 5 ° F от конкретной температуры сплава. Этот процесс занимает от шести до двадцати четырех часов, в зависимости от сплава.

    Насколько прочен литой алюминий?

    Свойства литого алюминия

    Марка Состав (мас.%) *Предел текучести (МПа) 0,2%
    1хх.х алюминий от 99,00% до 99,99% 28 – 152
    2хх.х 4% к 4.6% Медь 90 – 345
    3хх.х от 5% до 17% кремния 66 – 172
    4хх.х от 5% до 12% кремния 41 – 48

    Сколько времени требуется для окисления алюминия?

    Обычно можно ожидать, что размер оксида будет составлять 1,5–2 нм почти сразу и 2–4,5 нм в течение от 1 месяца до 1 года, в зависимости от условий.

    Становится ли алюминий со временем тверже?

    Упрочняется ли он старением при хранении? Алюминий не имеет определенного «срока годности» и не затвердевает с возрастом.Старение требует специальной термической обработки и применимо лишь к некоторым сплавам.

    Ослабляет ли нагревание алюминий?

    Как и сталь, алюминиевые сплавы становятся менее прочными при повышении рабочей температуры. Но алюминий плавится всего лишь при 1260 градусах, поэтому к тому времени, когда достигает 600 градусов, он теряет примерно половину своей прочности. В большинстве норм не указаны допустимые напряжения для алюминиевых сплавов при рабочих температурах выше 350 градусов.

    Как закалить алюминий в домашних условиях?

    Для отжига нагартованного алюминиевого сплава металл должен быть нагрет до температуры от 570°F до 770°F в течение установленного периода времени, от тридцати минут до полных трех часов.Время и температура зависят от двух вещей: размера отжигаемой детали и состава ее сплава.

    Что лучше алюминий или литой алюминий?

    Более тяжелая, чем экструдированный алюминий, и одновременно легкая и долговечная, чем кованое железо, садовая мебель из литого алюминия является первым выбором для большинства. Известно, что литая алюминиевая мебель, имеющая прочное, долговечное высококачественное порошковое покрытие, прослужит более тридцати лет при минимальном обслуживании.

    Литой алюминий ломается?

    Природа алюминия означает, что, в отличие от железа и стали, он не ржавеет. Это означает, что на вашем патио не будет пятен ржавчины и никаких поломок из-за ржавых соединений или ножек.

    Разъедает ли вода алюминий?

    Алюминий

    чрезвычайно устойчив к коррозии в очень чистой воде. Однако алюминий очень чувствителен к гальванической коррозии в сочетании с другими, более благородными металлами, такими как медь, свинец, никель и олово. Алюминий можно успешно использовать в приложениях, использующих чистую морскую воду, при условии, что используется правильный сорт.

    Какой алюминий самый твердый?

    Алюминиевый сплав

    7068 является одним из самых прочных коммерчески доступных алюминиевых сплавов с пределом прочности при растяжении, сравнимым с прочностью некоторых сталей. Этот материал, также известный как авиационный сплав, поддается термообработке… Механические свойства.

    Свойства Метрическая система
    Предел текучести 590 МПа
    Удлинение 8%

    Как лучше всего отливать алюминий?

    Это процесс, который придает материалу долговечность и прочность, а также делает его более эффективным в использовании.Существует несколько различных способов литья, в том числе литье в песчаные формы, литье под давлением и литье в формы. Литье под давлением, как правило, является наиболее популярным методом литья.

    Какие штампы используются при литье алюминия?

    Полость пресс-формы создается с помощью двух штампов из закаленной инструментальной стали, которым придают форму и работают аналогично обычной пресс-форме для литья пластмасс под давлением. Большинство алюминиевых отливок HPDC изготавливаются из сплавов серии 380 в соответствии с системой нумерации Алюминиевой ассоциации.

    Что лучше чугун или литой алюминий?

    Но железо и алюминий изначально не нагреваются с одинаковой скоростью. Чугунные сковороды нагреваются чуть дольше, чем литые алюминиевые. Некоторых людей это не смущает, но для занятых людей, которые хотят, чтобы ужин был на столе как можно быстрее, отсутствие необходимости ждать даже одной лишней минуты может стать находкой.

    Как происходит перенос расплавленного металла при литье алюминия?

    Одной из наиболее популярных систем литья алюминия методом ПМ и СЗМ является процесс заливки под наклоном.В процессе заливки с наклоном расплавленный металл перемещается в «лоток», но полость формы будет заполняться только тогда, когда наклоняющая машина поворачивает матрицу так, чтобы сила тяжести позволяла металлу течь.

    Механизмы для упрочнения алюминия — металлургическая статья

    В этой статье обсуждаются различные семейства алюминиевых сплавов и различные методы упрочнения алюминия. Сюда входит обсуждение холодной обработки давлением, упрочнения твердым раствором, упрочнения осаждением и упрочнения дисперсией.Эта статья представляет собой сокращенную версию нашего курса по требованию Металлургия алюминия .

    Алюминий является вторым наиболее часто используемым металлом после стали. Общие инженерные применения алюминия включают аэрокосмическую, автомобильную, строительную и пивную банки. Алюминий обладает некоторыми уникальными свойствами: он очень легкий по сравнению со сталью, обладает очень хорошей электро- и теплопроводностью и не ржавеет, как сталь, на воздухе. Однако чистый алюминий мягкий.Так, усиление алюминия требуется для того, чтобы использовать его для инженерных конструкций.
    В этой статье рассказывается о различных семействах алюминиевых сплавов и металлургических механизмах упрочнения алюминиевых сплавов.

    Нужна помощь в выборе сплава для детали? Мы можем помочь. См. нашу страницу консультаций по металлургии для получения информации.

    Семейства алюминиевых сплавов

    Существует несколько семейств деформируемых алюминиевых сплавов. Каждое семейство основано на определенных основных легирующих элементах, добавляемых к алюминию.Эти легирующие элементы оказывают большое влияние на свойства. Различные семейства сплавов и основные легирующие элементы:

    • 1xxx: без легирующих элементов
    • 2xxx: Медь
    • 3xxx: Марганец
    • 4xxx: Кремний
    • 5xxx: Магний
    • 6xxx: магний и кремний
    • 7xxx: Цинк, магний и медь

    Первая цифра в обозначении сплава указывает на конкретную группу сплавов. В каждом семействе существуют различные сплавы в зависимости от количества присутствующих основных легирующих элементов, а также типов и количества добавленных второстепенных легирующих элементов.ХХХ используются для обозначения различных сплавов в каждом семействе.

    Прочность алюминиевых сплавов можно изменить с помощью различных комбинаций холодной обработки, легирования и термической обработки. Все сплавы можно упрочнить с помощью процессов холодной обработки, таких как холодная прокатка или волочение проволоки. За исключением сплавов 1ххх, дополнительную прочность можно получить путем упрочнения твердым раствором, дисперсионного упрочнения и дисперсионного упрочнения. Конкретные возможные механизмы упрочнения зависят от сплава.

    В этой таблице показаны максимальный номинальный предел текучести и предел прочности при растяжении для различных семейств сплавов, а также методы повышения прочности. Алюминиевые сплавы обладают широким диапазоном прочности. Пределы текучести и прочности на растяжение, возможные для различных семейств сплавов, зависят от доступных механизмов упрочнения.

    Серия из сплава Методы повышения прочности Предел текучести тыс.фунтов на кв. дюйм (МПа) Прочность на растяжение, тыс.фунтов/кв.дюйм (МПа)
    1ххх Холодная обработка 4-24 (30-165) 10-27 (70-185)
    2ххх Холодная обработка, Осадки 11-64 (75-440) 27-70 (185-485)
    3ххх Холодная обработка, твердый раствор, дисперсия 6-36 (40-250) 16-41 (110-285)
    4ххх Холодная обработка, дисперсия 46 (315) 55 (380)
    5ххх Холодная обработка, твердый раствор 6-59 (40-405) 18-63 (125-435)
    6ххх Холодная обработка, осаждение 7-55 (50-380) 13-58 (90-400)
    7ххх Холодная обработка, осаждение 15-78 (105-540) 33-88 (230-605)

    Холодная обработка

    Холодная обработка включает уменьшение толщины материала.Плиты и листы различной толщины производятся методом холодной прокатки. Волочением изготавливают проволоку и трубы различного диаметра и толщины стенки. Все алюминиевые сплавы можно упрочнять холодной обработкой.

    При наклепе прочность металла повышается за счет увеличения количества дислокаций в металле по сравнению с его донаклепанным состоянием. Дислокации — это дефекты в расположении атомов внутри металла (обсуждается в «Основах металлургии»).

    Увеличение числа вывихов из-за холодной обработки обусловливает увеличение прочности.Чистый алюминий при комнатной температуре имеет предел текучести 4 тысячи фунтов на квадратный дюйм (30 МПа). В полностью наклепанном состоянии предел текучести может достигать 24 тысяч фунтов на квадратный дюйм (165 МПа).

    Упрочнение на твердый раствор

    Некоторые легирующие элементы, добавленные к алюминию, смешиваются с атомами алюминия таким образом, что это приводит к повышению прочности металла. Эта смесь называется твердым раствором, потому что легирующие атомы смешаны с атомами алюминия. Это подробно обсуждается в Принципах металлургии и металлургии алюминия.Степень упрочнения зависит от типа и количества легирующих элементов. Марганец и магний являются примерами элементов, добавляемых к алюминию с целью упрочнения. Упрочнение твердого раствора происходит в сплавах 3ххх и 5ххх за счет добавления марганца (3ххх) и магния (5ххх) к алюминию.

    Нужна помощь в определении неисправности компонента или проблемы с качеством? Мы можем помочь. См. нашу страницу анализа отказов. [email protected]

    Укрепление атмосферными осадками

    Al2Cu осаждается в алюминиевой матрице.
    © Библиотека микрофотографий DoITPoMS, Univ. Кембридж

    При дисперсионном упрочнении внутри металла образуются частицы диаметром менее 0,001 мм. Эти частицы называются осадками и состоят из соединений алюминия и легирующих элементов или соединений легирующих элементов. На этом рисунке показаны преципитаты Al-Cu в сплаве Al-Cu.

    Осадки образуются в результате ряда процессов термической обработки. Стадия процесса, во время которой образуются осадки, называется старением.

    Дисперсионное упрочнение может повысить предел текучести алюминия примерно в пять-пятнадцать раз по сравнению с нелегированным алюминием. Прочность зависит от конкретного сплава и температуры термообработки при старении.

    Только некоторые сплавы могут подвергаться дисперсионному упрочнению. Сплавы 2ххх, 6ххх и 7ххх могут подвергаться дисперсионному упрочнению за счет образования осадков Al-Cu (2xxx), Mg-Si (6xxx) и Al-Zn-Mg-(Cu) (7xxx). Сплавы 1ххх, 3ххх, 4ххх и 5ххх не могут подвергаться дисперсионному упрочнению.

    Дисперсионное усиление

    Дисперсоидные частицы образуются в процессе литья алюминия, когда марганец в сплавах серии 3ххх реагирует с алюминием, железом и кремнием. Эти частицы имеют диаметр менее 0,001 мм. Частицы дисперсоидов влияют на зернистую структуру, образующуюся при термообработке, что приводит к повышенной прочности по сравнению со сплавом без дисперсоидов. Полностью отожженный алюминий 1100 имеет предел прочности на растяжение 13 тысяч фунтов на квадратный дюйм и предел текучести 5 тысяч фунтов на квадратный дюйм.Полностью отожженный сплав 3003 имеет минимальную прочность на растяжение 16 тысяч фунтов на квадратный дюйм и минимальный предел текучести 6 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Это увеличение прочности обусловлено зернистой структурой, сформированной в результате присутствия дисперсоидов.

      Аддитивное усиление

    Наконец, обсуждаемые здесь методы упрочнения алюминия часто комбинируются для получения еще более прочных сплавов. Сплавы, упрочненные твердым раствором, часто подвергаются холодной обработке, а дисперсионное упрочнение иногда сочетается с холодной обработкой перед стадией старения.

    Хотите узнать больше о металлургии алюминия?

    Ознакомьтесь с этими курсами, вебинарами и видео, которые мы предлагаем:

    Почему алюминий 5052 так популярен среди наших клиентов

    Алюминий 5052 популярен, потому что это один из самых универсальных алюминиевых сплавов. Он достаточно прочен для топливных баков, но достаточно пригоден для посуды. Почему 5052 так популярен среди наших клиентов? Вот подробный ответ.

    Общее введение в алюминий 5052

    Среди преимуществ алюминия 5052 — хорошая свариваемость, очень хорошая стойкость к коррозии и высокая усталостная прочность.Поскольку преимущества очень разнообразны, вы видите 5052 в различных приложениях: он проявляется в морской среде из-за его устойчивости к коррозии, в архитектуре, подверженной сильной вибрации из-за его высокой усталостной прочности, а также в сосудах под давлением и контейнерах из-за его высокой усталостной прочности. его хорошая свариваемость.

    Загрузить нашу спецификацию на алюминий сейчас

    Kloeckner Metals является поставщиком полного ассортимента алюминия и сервисным центром. Загрузите нашу спецификацию алюминия и узнайте, что Kloeckner Metals регулярно поставляет на склад.

    Но на этом преимущества не заканчиваются. Алюминий 5052 также является самым прочным листом и пластиной, не подвергающимся термообработке, которые обычно используются. 5052 не только легко сваривается и обладает высокой коррозионной стойкостью, но также прочен и прочен. Обладает хорошими свойствами волочения и высокой скоростью упрочнения. Его общая универсальность, не говоря уже об отличной цене, делает его одним из самых пригодных для использования сплавов.

    Каковы применения алюминия 5052?

    Морское применение 

    Наряду с некоторыми другими сплавами серии 5000 сплав 5052 устойчив к коррозии в морской воде и соляных брызгах.Его коррозионная стойкость означает, что его можно использовать для крупных морских конструкций, чувствительных к поломке, таких как резервуары газовозов. Вот почему вы видите алюминий 5052 на лодках в целом.

    Архитектура 

    Вы часто будете видеть сплав 5052 в архитектурных фасадах.

    Дом и офис 

    Вы часто видите алюминиевый сплав 5052 в кухонных шкафах, бытовой технике, вентиляторах и лопастях вентиляторов, домашних морозильных камерах, часовых пластинах, ограждениях и многом другом.

    Транспорт 

    5052 Алюминиевый сплав нашел применение в производстве самолетов, автобусов и грузовиков, дорожных и именных указателях, топливопроводах и баках, уличных фонарях и других отличительных чертах транспортной отрасли.

    Производство 

    5052 Алюминий часто используется для изготовления листового металла общего назначения, теплообменников, панелей пола, заклепок и проволоки, химических барабанов и другого оборудования, сосудов под давлением, протекторов, контейнеров и многого другого.

    Насколько прочен алюминий 5052?

    Как правило, прочность металла измеряется путем суммирования как предела текучести, так и предела прочности при растяжении . В то время как предел текучести учитывает прочность формы металла путем измерения точки, в которой он деформируется, предел прочности при растяжении (или предел прочности) измеряет, насколько металл будет растягиваться, прежде чем сломается.Прочность 5052 также зависит от закалки. См. следующую диаграмму для разбивки прочности сплава.

    Каковы типичные механические свойства сплава 5052 и его свойств?

    40

    40

    40

    -H42-H46-H48
    Прочность PSI Удлинение%

    Ultimate Ultimate Набор урожайных 0,2% 1/16 « ½» Brinell Твердость
    5052-0 28000 13000 25 30 47
    5052 33000 28000 12 18 60
    5052 -h44 38000 31000 10 14 68
    5052 40000 35000 8 10 73
    5052 42000 37 000  77 

    Примечание: T he  Вышеуказанные свойства являются типичными.Минимальные/максимальные данные по отпуску см. в стандартах на алюминий и в данных Ассоциации алюминиевых сплавов.  

    Поддается ли термообработке алюминий 5052?

    Ключевым отличием алюминия 5052 является то, что это нетермообрабатываемый сплав, а это означает, что он упрочняется посредством холодной обработки или деформационного упрочнения, например, прокаткой или ковкой. Степень деформационного упрочнения указывается обозначениями отпуска. Например, состояние h22 и h28 соответствует твердости на четверть и полной твердости соответственно.

    5052, как и другие нетермообрабатываемые сплавы, содержит легирующие компоненты, которые остаются в основном в твердом растворе или нерастворимы при любых температурах. Другие нетермообрабатываемые сплавы с алюминием высокой чистоты можно найти в сериях 1000, 3000 и 5000.

    Материал, подвергнутый деформационному упрочнению, возвращается в полностью мягкое состояние путем нагрева выше точки отжига с регулируемым охлаждением. Частичный отжиг, сопровождающийся некоторой потерей прочности, будет происходить при 300-400°F.

    Можете ли вы согнуть алюминий 5052?

    Алюминиевый сплав 5052 хорошо подходит для гибки. Хотя удлинение не такое высокое, как у алюминиевого сплава 3003, вы все равно видите большую разницу между пределом текучести и пределом прочности на растяжение. И вы увидите высокую прочность по сравнению с другими нетермообрабатываемыми марками, не говоря уже об отличной коррозионной стойкости 5052. Как только вы отожжете алюминий 5052, вы сможете превзойти даже сплав 3003, когда дело доходит до доступности.

    Каков химический состав алюминия 5052?

    5052 алюминий входит в серию алюминия 5000.Марки этого семейства легированы с использованием 2,5% магния и 0,25% хрома. Вот полная разбивка химического состава алюминия 5052.

    сплава Si Fe Cu Mn Мг Cr Zn Ti
    5052 0,45 Si / Fe 0,0 0,1 0,1 2,2/2,8 0,15/0,35 0,1 0.0

     

    В чем разница между алюминием 5052 и 6061?

    Kloeckner Metals также имеет в наличии алюминий 6061 и, как один из наиболее распространенных сортов алюминиевого листа, нас часто спрашивают о разнице между алюминием 5052 и 6061. Основное различие между алюминием 5052 и 6061 заключается в том, что 6061 является термообрабатываемым сплавом и, следовательно, прочнее алюминия 5052. 6061 также отличается высокой устойчивостью к нагрузкам в сочетании с хорошей формуемостью и свариваемостью.Из-за его более высокой прочности и меньшей пластичности вы видите 6061 в большем количестве конструкционных и инженерных приложений. В зависимости от ваших потребностей, мы можем порекомендовать вам алюминий 6061.

    Свяжитесь с нашей квалифицированной командой сейчас

    Kloeckner Metals является поставщиком полного ассортимента алюминия и сервисным центром. Kloeckner Metals сочетает в себе национальное присутствие с новейшими технологиями производства и обработки и самыми инновационными решениями для обслуживания клиентов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.