Kalenie zliatin Al
Vytvrdzovanie (tiež vytvrdzovanie alebo zrážkové vytvrdzovanie) zliatin hliníka znamená tepelné ošetrenie, ktoré zvyšuje tvrdosť a pevnosť materiálu.
„Tvrditeľnosť“ vlastnosti materiálu je dôležitým predpokladom pre použitie hliníkových komponentov a konštrukcií z hliníka v mnohých technických oblastiach použitia. Napríklad celá letecká technológia by bola ťažko predstaviteľná bez hliníkových zliatin tvrditeľných vekom. Pretože hliník je v kombinácii s rôznymi ďalšími prvkami schopný vytvárať kaliteľné zliatiny, môže spĺňať túto dôležitú základnú požiadavku. Ďalej existuje možnosť pozitívneho ovplyvnenia pevnostných hodnôt zliatin hliníka s ohľadom na pevnosť požadovanú technológiou prostredníctvom tepelného spracovania špeciálne prispôsobeného príslušným podmienkam rozpustnosti.
Dôležité požiadavky na kalenie zliatin hliníka
- obmedzená miešateľnosť
- limit nasýtenia legujúcich prvkov, ktoré sú prevažne prítomné v zmesi kryštálov, sa musí zreteľne znižovať s poklesom teploty
- musí byť možné „zmraziť“ presýtený stav pri náhlom ochladení
- Fázy zvyšujúce pevnosť je možné eliminovať starnutím
Kalenie zliatin hliníka
U niektorých materiálov je možné dosiahnuť enormné zvýšenie pevnosti v dôsledku výskytu krehkých zrazenín. Predpokladom toho je úplné preniknutie matrice zrazeninami. Špecifická forma, v ktorej sú zrazeniny distribuované, je určená podmienkami nukleácie. Ak sa má hrubá distribúcia previesť na jemne rozdelenú formu zrážania, musia sa častice zrazeniny za zmenených podmienok úplne reformovať. Tento mechanizmus sa vzťahuje aj na zliatiny hliníka.
Vytvrdzovanie zliatiny prebieha v troch základných fázach transformácie. Pre ilustráciu je vysvetlenie uvedené nižšie pomocou binárneho systému. Vybraný model sa skladá z fáz α a β, kde α predstavuje maticu, ktorá sa má konsolidovať, a β krehkú druhú fázu.
Fáza vytvrdzovania 1:
Prvým cieľom je rozpustenie β-fázy. Za týmto účelom sa v jednofázovej oblasti a-fázy uskutočňuje tepelné spracovanie roztoku. Podľa obrázku je teplota teraz na T2. Pri tejto teplote sa β-fáza rozpúšťa v a-fáze, ktorá je zložená prevažne z atómov B.
Fáza kalenia 2:
Nasleduje náhle ochladenie, aby sa potlačila akákoľvek difúzia. Nakoniec pri teplote T1 existuje presýtený a zmesový kryštál. Teraz obsahuje viac atómov B, ako by zodpovedalo skutočnej rovnováhe pri teplote T1. Presný stupeň presýtenia sa zobrazuje ako rez na osi koncentrácie (izoterma T1). Prvým bodom rezu je priesečník izotermy T1 s fázovou hraničnou čiarou α/α + β. Okrem toho je možné z tejto izotermy odčítať presné koncentračné pomery (pozri os koncentrácie pri teplote T1). Druhý priesečník označuje kolmicu bodu *) na túto izotermu. Na znázornenom obrázku je to časť xü.
Fáza vytvrdzovania 3:
V treťom kroku sú vylúčené častice B a všetky častice obsahujúce atómy B. K tomu sa opäť kontrolovane stimuluje difúzia potlačená náhlym ochladením. Technici označujú tento proces ako outsourcing. To vedie k jemne rozptýleným zrazeninám, ktoré vytvárajú skresľovacie polia, známe tiež ako matricové mriežky. Tento proces ovplyvňuje všetky procesy formácie dislokácie a dislokačného pohybu. Ak už existujú dislokácie, sú blokované. Výsledkom zliatin hliníka je obmedzená plastická deformovateľnosť, ktorá sa v technológii označuje ako kalenie.