Wärmebehandlung von Aluminium

Glühen von Aluminium

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Was ist Glühen

Wärmebehandlung von Aluminiumprodukten, um das Metall weicher zu machen. Tritt auf, indem die Kaltverfestigung reduziert oder entfernt wird, als Ergebnis einer Kaltverformungsverarbeitung und/oder einer möglichst vollständigen Trennung vom Mischkristall erhalten, darin gelöste Härtungsphase.

Beinhaltet:

  • Erhitzen von Metall auf eine bestimmte Temperatur
  • auf dieser Temperatur halten
  • kontrollierte oder unkontrollierte Kühlung.

Arten des Glühens

In der Aluminiummetallurgie werden folgende Haupttypen unterschieden Größere mikrostrukturelle Veränderungen in [1]:

  • vollständiges Glühen
  • Teilglühen
  • Spannungsarmglühen.

Vollständiges Glühen

Nach vollständigem Glühen alle Aluminiumlegierungen – als thermisch gehärtet, also thermisch nicht gehärtet - Zustand erhalten, welches ist das weichste, am plastischsten und am günstigsten für plastische Verformung. Die internationale Bezeichnung dieser Bedingung ist der Buchstabe "O". Manchmal das Buchstabe "O" wird verwechselt mit Ziffer «0».

  • Produkte, die durch Kaltverformung gehärtet wurden, normalerweise wird in diesem Zustand eine vollständig rekristallisierte Struktur erhalten.
  • Produkte, durch Warmumformung hergestellte können unkristallisiert bleiben.
  • Bei aushärtbaren Legierungen scheiden sich die gelösten Legierungselemente möglichst vollständig aus dem Mischkristall aus., Verhärtung durch natürliche Alterung zu verhindern. Dazu wird üblicherweise eine erhöhte Heiztemperatur und ein zusätzliches Halten bei einer niedrigeren Temperatur verwendet..


Feige. 1 – Wenn auf eine große Menge an Kaltumformung ein Glühen folgt, durch Rekristallisation entstehen neue Körner [2]


Feige. 2 – Schematische Darstellung der Prozesse, die beim Glühen eines verformten metallischen Werkstoffs ablaufen können.
(a) verformte Kornstruktur; (b) wiedergewonnene Subkornstruktur; (c) teilweise rekristallisierte Struktur; (d) rekristallisierte Struktur [3]

Temperatur, Zeit, Kühlung

Wie wärmegehärtet, und für thermisch nicht gehärtete Legierungen wird die Verringerung oder Entfernung der Kaltverfestigung durch Kaltverformung durch Erhitzen auf eine Temperatur von erreicht 260 zu 440 Grad Celsius. Die Erweichungsgeschwindigkeit ist stark temperaturabhängig.. Zeit, Die zum Erweichen eines bestimmten Materials bei einem bestimmten Härtegrad erforderliche Zeit kann von einigen Stunden bei niedriger Temperatur bis zu einigen Sekunden bei hoher Temperatur variieren.

  • Wenn der Zweck des Glühens lediglich das Kaltverfestigen ist, dann auf eine Temperatur von ca. erhitzen 345 ° С wird reichen.
  • Wenn es erforderlich ist, Verhärtungen durch Wärmebehandlung oder auch nur durch Abkühlung von der Warmarbeitstemperatur zu entfernen, dann ist eine spezielle Wärmebehandlung erforderlich, um eine Struktur mit Freisetzung einer Härtephase in Form von großen Partikeln zu erhalten. Dies wird üblicherweise durch Halten bei Temperaturen aus erreicht 415 zu 440 °C und langsames Abkühlen mit ca. 30 °C pro Stunde bis 260 ° C. Dabei ergeben hohe Diffusionsraten die maximale Koaleszenz der ausgefällten Partikel und, ergebend, Mindesthärte.

Beim Glühen ist darauf zu achten, dass die angegebene Temperatur in allen Teilen des Käfigs und an allen Stellen jedes Artikels erreicht wird. Daher beträgt die Expositionsdauer bei der Glühtemperatur normalerweise nicht weniger als 1 Uhr. Die maximale Glühtemperatur ist mäßig kritisch: Es wird empfohlen, die Temperatur nicht zu überschreiten 415 °C wegen möglicher Oxidation und Kornwachstum. Heizrate kann kritisch sein, z.B, für Legierung 3003, die normalerweise eine schnelle Erwärmung erfordert, um ein Kornwachstum zu verhindern. Für alle Legierungen wird eine relativ langsame Abkühlung an ruhender Luft oder mit einem Ofen empfohlen, um den Verzug zu minimieren.

Typische Vollglühparameter

Im Folgenden sind typische Vollglühparameter in Abhängigkeit von Zweck und Legierung aufgeführt [1].

a) Legierungen:

  • 1060, 1100, 1350
  • 3003, 3004, 3105
  • 5005, 5050, 5052, 5083, 5086, 5154, 5182, 5254, 5454, 5456, 5457, 5652

Heiztemperatur:

  • 345 ° C

Expositionszeit:

  • Die Zeit im Ofen sollte nicht länger sein, was ist nötig, was würde alle Teile der Charge auf die Glühtemperatur bringen.

Spezielle Anweisungen:

  • Die Abkühlgeschwindigkeit nach dem Glühen spielt keine Rolle.

b) Legierungen:

  • 2014, 2017, 2024, 2036, 2117, 2124, 2219
  • 6005, 6061, 6060, 6063, 6066
  • 7079, 7050, 7075, 7079, 7178, 7475

Glühtemperatur

415 ° C

Haltezeit bei Heiztemperatur

Von 2 zu 3 Std

Spezielle Anweisungen:

  • Diese Tempermodi sind so ausgelegt, dass sie die Wirkung der Lösungsbehandlung beseitigen und ein Abkühlen mit einer Geschwindigkeit von etwa 30 ° С pro Stunde von Glühtemperatur bis 260 ° C. Nachkühlrate spielt keine Rolle.
  • Bearbeitung bei 345 °C gefolgt von unkontrolliertem Abkühlen kann verwendet werden, um die Wirkung der Kaltumformung oder die teilweise Beseitigung der Wirkung der Wärmebehandlung zu beseitigen.

c) Legierungen:

  • 7079, 7050, 7075, 7079, 7178, 7475

Glühtemperatur

415 ° C

Haltezeit bei Heiztemperatur

Von 2 zu 3 Std

Spezielle Anweisungen:

  • Diese Tempermodi sind so ausgelegt, dass sie den Effekt der Festlösungsbehandlung beseitigen und eine unkontrollierte Abkühlung beinhalten 205 °C oder niedriger, gefolgt von erneutem Erhitzen auf 230 °C für 4 Std. Nachkühlrate spielt keine Rolle.
  • Bearbeitung bei 345 °C gefolgt von unkontrolliertem Abkühlen kann verwendet werden, um die Wirkung der Kaltumformung oder die teilweise Beseitigung der Wirkung der Wärmebehandlung zu beseitigen.

d) Legierung:

Glühtemperatur

345 ° C

Haltezeit bei Heiztemperatur

Von 2 zu 3 Std

Spezielle Anweisungen:

  • Abkühlung bis 205 °С oder niedriger bei einer Geschwindigkeit, die nicht überschritten wird 30 °C pro Stunde.

Partielles Glühen

Partielles Glühen wird als Glühen von kaltverformtem Material bezeichnet, thermisch nicht härtbare Knetlegierungen zur Erzielung mittlerer mechanischer Eigenschaften (Zustandsart). – H2) . Partielles Glühen wird auch als Reduktionsglühen bezeichnet.. Partielle Glühtemperaturen unterhalb dieser, bei dem eine ausgedehnte Kristallisation auftritt, und eine unvollständige Erweichung tritt aufgrund substruktureller Änderungen in der Versetzungsdichte und Polygonisierung auf (Abb.. 3 und Abb.4). Ein Beispiel für die Anwendung des Zwischenglühens bei der Herstellung von Aluminiumfolie ist in Abb. 2.

Feige. 3 – Grenztemperatur für Durch- und Zwischenglühen für die Legierung AlMg3-H18 [4]

Feige. 4 – Entwicklung der Vickers-Mikrohärte HV beim Glühen
Zeit t als Funktion der Glühtemperatur
(Al-1,3 % Mn, 97% kaltgewalzt)[3]

 

Feige. 5 – Der Einsatz von Zwischenglühen bei der Folienherstellung [3]

Die Fähigkeit, sich durch plastische Verformung in Legierungen zu biegen und ihre Form zu ändern, geglüht auf den Zustand des H2-Typs ist in der Regel viel höher, als die gleiche Legierung mit gleicher Festigkeit, aber in einem Zustand vom Typ H1. Zustandstyp H1 – Dieser Staat, was erreicht wird, wenn die Kaltumformung die letzte Operation ist. Der Unterschied zwischen den Zuständen H1x und H2x ist in Abb. 6.

In Abb. 6 und Abb. 7 zeigt die Änderung der Streckgrenze in Abhängigkeit von Temperatur und Glühzeit zweier thermisch nicht härtbarer Legierungen 1100 und 5052, die sich zunächst in einem stark kaltverformten Zustand H18 befanden. Diese Kurven zeigen, dass durch Auswahl geeigneter Glühtemperaturen und Haltezeiten mechanische Eigenschaften erhalten werden können, die zwischen der hohen Festigkeit des kaltverfestigten Zustands (H18) und des vollständig geglühten Zustands (O) liegen. Diese Kurven zeigen auch, dass die Streckgrenze viel stärker von der Temperatur abhängt, als von der Heizdauer.


Abbildung 5 – Der Unterschied zwischen den Zustandstypen H1x und H2x

Abbildung 6 – Repräsentative isotherme Glühkurven für die Legierung 1100-H18 [1]


Abbildung 7 – Repräsentative isotherme Glühkurven für die Legierung 5052-H18 [1]

 

Glühen von Aluminiumgussteilen

Das Glühen von Aluminiumgussteilen wird während durchgeführt 2-4 Stunden bei einer Temperatur von 315 zu 345 °С bietet den vollständigsten Abbau von Eigenspannungen. Bietet maximale Dimensionsstabilität beim Betrieb bei erhöhten Betriebstemperaturen. Bezeichnet als “definiert vier Haupttypen von Zuständen von Aluminium-Knetlegierungen:” [1].

Quellen:

  1. Wärmebehandlung //Aluminium und Aluminiumlegierungen, AMS International, 1993.
  2. Mechanische Bearbeitung und Formen von Formen – TALAT 1251 – 1999
  3. Design des Aluminiumwalzprozesses für Folie, Blatt und Platte // Enzyklopädie von Aluminium und seinen Legierungen, Zweibändiges Set (2019) – Hrsg. G.E. Totten, M. Tiryakioglu, und o. Keßler
  4. Materialien – Legierungszusammensetzung // Das Aluminium-Automobilhandbuch – EWR, 2002