Alliages d'aluminium et d'aluminium - Traitement thermique des alliages d'aluminium et d
Edith
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2018-06-19 18:48:57
Recuit
Un recuit est appliqué aux deux grades pour favoriser le ramollissement. Les traitements thermiques de recuit complet et partiel sont les seuls utilisés pour les alliages non traitables thermiquement. La seule exception concerne les alliages de la série 5000 qui reçoivent parfois un traitement de stabilisation à basse température, ce qui est réalisé par le fabricant.
Le recuit est effectué dans la plage 300-410 ° C en fonction de l'alliage. Les temps de chauffage à température varient de 0,5 à 3 heures, en fonction de la taille de la charge et du type d'alliage. Généralement, le temps n'a pas besoin d'être plus long que celui requis pour stabiliser la charge à la température. La vitesse de refroidissement après le recuit n'est pas critique.
Lorsque les pièces ont subi un traitement thermique en solution, une vitesse de refroidissement maximale de 20 ° C par heure doit être maintenue jusqu'à ce que la température soit réduite à 290 ° C. En dessous de cette température, le taux de refroidissement n'est pas important.
Solution Traitement thermique
Ceci est applicable aux alliages pouvant être traités thermiquement et implique un procédé de traitement thermique dans lequel les constituants d'alliage sont mis en solution et retenus par une trempe rapide. Un traitement thermique ultérieur à des températures de tour, c'est-à-dire un vieillissement ou un vieillissement naturel à température ambiante, permet une précipitation contrôlée des constituants, ce qui permet d'obtenir une dureté et une résistance accrues.
Le temps de traitement de la solution dépend du type d'alliage et de la charge du four. Il faut laisser suffisamment de temps pour mettre les alliages en solution si l'on veut obtenir des propriétés optimales.
La température de traitement de la solution est essentielle au succès de la procédure. Il est souhaitable que le traitement thermique en solution soit effectué aussi près que possible de la température de liquidus afin d'obtenir une solution maximale des constituants. La température précise du four et la variation de température spéciale doivent être contrôlées dans une plage de ± 5 ° C pour la plupart des alliages. La surchauffe doit être évitée, c'est-à-dire en dépassant les températures de fusion eutectiques initiales. Souvent, les premières étapes de la surchauffe ne sont pas apparentes, mais entraîneront une détérioration des propriétés mécaniques.
Un traitement thermique approprié des alliages d'aluminium nécessite une connaissance approfondie de l'alliage traité et de l'installation de traitement thermique correcte.
Trempe
C'est une opération critique et doit être effectuée dans des limites précises si l'on veut obtenir des résultats optimaux. L'objectif de la trempe est de s'assurer que les constituants dissous restent en solution jusqu'à la température ambiante.
La vitesse de trempe est importante et le résultat peut être affecté par un retard excessif dans le transfert du travail à la trempe. La latitude pour le retard dépend de la section et varie de 5 à 15 secondes pour les articles d'épaisseur variant de 0,4 mm à 12,7 mm. En général, la précipitation très rapide des constituants commence à environ 450 ° C pour la plupart des alliages et le travail ne doit pas tomber au-dessous de cette température avant la trempe.
Un autre facteur à considérer dans la trempe est la charge de travail et la capacité du quenchant à extraire la chaleur à une vitesse suffisante pour atteindre les résultats désirés.
Le milieu de trempe habituel est de l'eau à température ambiante. Dans certaines circonstances, une trempe lente est souhaitable car cela améliore la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte de certains alliages Al-Zn-Mg dépourvus de cuivre.
Des pièces de formes complexes telles que des pièces forgées, des pièces coulées, des extrusions d'impact et des composants fabriqués à partir de tôle métallique peuvent être trempées à des vitesses de trempe plus lentes pour améliorer les caractéristiques de distorsion.
Ainsi, un compromis doit être considéré pour atteindre un équilibre des propriétés dans certains cas. Les agents de trempe utilisés dans les applications de trempe plus lente comprennent l'eau chauffée à 65-80 ° C, l'eau bouillante, les solutions aqueuses de polyalkylène glycol ou le souffle d'air forcé.
Durcissement de l'âge
Après traitement en solution et trempe, le durcissement est réalisé soit à température ambiante (vieillissement naturel) soit par traitement thermique par précipitation (vieillissement artificiel). Dans certains alliages, une précipitation suffisante se produit en quelques jours à température ambiante pour donner des produits stables avec des propriétés adéquates pour de nombreuses applications. Ces alliages sont parfois traités thermiquement par précipitation pour fournir une résistance et une dureté accrues dans les alliages forgés et coulés. D'autres alliages présentant des réactions de précipitation lentes à température ambiante sont toujours soumis à un traitement thermique par précipitation avant d'être utilisés.Dans certains alliages, notamment ceux de la série 2xxx, le traitement à froid de matériaux fraîchement trempés augmente considérablement sa réponse au traitement de précipitation ultérieur. Les broyeurs profitent de ce phénomène en appliquant une quantité contrôlée de laminage (feuille et plaque) ou d'étirage (extrusion, barre et plaque) pour produire des propriétés mécaniques plus élevées. Cependant, si les propriétés supérieures sont utilisées dans la conception, le traitement de réchauffage doit être évité.
Lorsque le vieillissement naturel est effectué, le temps peut varier d'environ 5 jours pour les alliages de la série 2xxx à environ 30 jours pour les autres alliages. Les alliages des séries 6xxx et 7xxx sont considérablement moins stables à température ambiante et continuent à présenter des changements dans les propriétés mécaniques pendant de nombreuses années. Avec certains alliages, le vieillissement naturel peut être supprimé ou retardé de plusieurs jours par réfrigération à -18 ° C ou moins. Il est de pratique courante de terminer le formage, le dressage et la frappe avant que le vieillissement ne modifie sensiblement les propriétés des matériaux. La pratique conventionnelle permet la réfrigération des alliages 2014 - les rivets T4 pour maintenir de bonnes caractéristiques de conduite.
Les traitements thermiques de vieillissement artificiel ou de précipitation sont des procédés de longue durée à basse température. Les températures varient de 115-200 ° C et de 5 à 48 heures. Comme pour le traitement en solution, un contrôle précis de la température et des températures de variation spatiale sont critiques pour le procédé et, en général, les températures doivent être maintenues à une plage de ± 7 ° C.
Le changement des paramètres temps-température pour le traitement des précipitations devrait faire l'objet d'un examen attentif. Des particules plus grandes ou des précipités résultent de temps plus longs et de températures plus élevées. L'objectif est de sélectionner le cycle qui produit la taille de précipité optimale et le schéma de distribution. Malheureusement, le cycle requis pour maximiser une propriété, comme la résistance à la traction, est habituellement différent de celui requis pour maximiser d'autres propriétés telles que la limite d'élasticité et la résistance à la corrosion. Par conséquent, les cycles utilisés représentent des compromis qui fournissent la meilleure combinaison de propriétés.
Un recuit est appliqué aux deux grades pour favoriser le ramollissement. Les traitements thermiques de recuit complet et partiel sont les seuls utilisés pour les alliages non traitables thermiquement. La seule exception concerne les alliages de la série 5000 qui reçoivent parfois un traitement de stabilisation à basse température, ce qui est réalisé par le fabricant.
Le recuit est effectué dans la plage 300-410 ° C en fonction de l'alliage. Les temps de chauffage à température varient de 0,5 à 3 heures, en fonction de la taille de la charge et du type d'alliage. Généralement, le temps n'a pas besoin d'être plus long que celui requis pour stabiliser la charge à la température. La vitesse de refroidissement après le recuit n'est pas critique.
Lorsque les pièces ont subi un traitement thermique en solution, une vitesse de refroidissement maximale de 20 ° C par heure doit être maintenue jusqu'à ce que la température soit réduite à 290 ° C. En dessous de cette température, le taux de refroidissement n'est pas important.
Solution Traitement thermique
Ceci est applicable aux alliages pouvant être traités thermiquement et implique un procédé de traitement thermique dans lequel les constituants d'alliage sont mis en solution et retenus par une trempe rapide. Un traitement thermique ultérieur à des températures de tour, c'est-à-dire un vieillissement ou un vieillissement naturel à température ambiante, permet une précipitation contrôlée des constituants, ce qui permet d'obtenir une dureté et une résistance accrues.
Le temps de traitement de la solution dépend du type d'alliage et de la charge du four. Il faut laisser suffisamment de temps pour mettre les alliages en solution si l'on veut obtenir des propriétés optimales.
La température de traitement de la solution est essentielle au succès de la procédure. Il est souhaitable que le traitement thermique en solution soit effectué aussi près que possible de la température de liquidus afin d'obtenir une solution maximale des constituants. La température précise du four et la variation de température spéciale doivent être contrôlées dans une plage de ± 5 ° C pour la plupart des alliages. La surchauffe doit être évitée, c'est-à-dire en dépassant les températures de fusion eutectiques initiales. Souvent, les premières étapes de la surchauffe ne sont pas apparentes, mais entraîneront une détérioration des propriétés mécaniques.
Un traitement thermique approprié des alliages d'aluminium nécessite une connaissance approfondie de l'alliage traité et de l'installation de traitement thermique correcte.
Trempe
C'est une opération critique et doit être effectuée dans des limites précises si l'on veut obtenir des résultats optimaux. L'objectif de la trempe est de s'assurer que les constituants dissous restent en solution jusqu'à la température ambiante.
La vitesse de trempe est importante et le résultat peut être affecté par un retard excessif dans le transfert du travail à la trempe. La latitude pour le retard dépend de la section et varie de 5 à 15 secondes pour les articles d'épaisseur variant de 0,4 mm à 12,7 mm. En général, la précipitation très rapide des constituants commence à environ 450 ° C pour la plupart des alliages et le travail ne doit pas tomber au-dessous de cette température avant la trempe.
Un autre facteur à considérer dans la trempe est la charge de travail et la capacité du quenchant à extraire la chaleur à une vitesse suffisante pour atteindre les résultats désirés.
Le milieu de trempe habituel est de l'eau à température ambiante. Dans certaines circonstances, une trempe lente est souhaitable car cela améliore la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte de certains alliages Al-Zn-Mg dépourvus de cuivre.
Des pièces de formes complexes telles que des pièces forgées, des pièces coulées, des extrusions d'impact et des composants fabriqués à partir de tôle métallique peuvent être trempées à des vitesses de trempe plus lentes pour améliorer les caractéristiques de distorsion.
Ainsi, un compromis doit être considéré pour atteindre un équilibre des propriétés dans certains cas. Les agents de trempe utilisés dans les applications de trempe plus lente comprennent l'eau chauffée à 65-80 ° C, l'eau bouillante, les solutions aqueuses de polyalkylène glycol ou le souffle d'air forcé.
Durcissement de l'âge
Après traitement en solution et trempe, le durcissement est réalisé soit à température ambiante (vieillissement naturel) soit par traitement thermique par précipitation (vieillissement artificiel). Dans certains alliages, une précipitation suffisante se produit en quelques jours à température ambiante pour donner des produits stables avec des propriétés adéquates pour de nombreuses applications. Ces alliages sont parfois traités thermiquement par précipitation pour fournir une résistance et une dureté accrues dans les alliages forgés et coulés. D'autres alliages présentant des réactions de précipitation lentes à température ambiante sont toujours soumis à un traitement thermique par précipitation avant d'être utilisés.Dans certains alliages, notamment ceux de la série 2xxx, le traitement à froid de matériaux fraîchement trempés augmente considérablement sa réponse au traitement de précipitation ultérieur. Les broyeurs profitent de ce phénomène en appliquant une quantité contrôlée de laminage (feuille et plaque) ou d'étirage (extrusion, barre et plaque) pour produire des propriétés mécaniques plus élevées. Cependant, si les propriétés supérieures sont utilisées dans la conception, le traitement de réchauffage doit être évité.
Lorsque le vieillissement naturel est effectué, le temps peut varier d'environ 5 jours pour les alliages de la série 2xxx à environ 30 jours pour les autres alliages. Les alliages des séries 6xxx et 7xxx sont considérablement moins stables à température ambiante et continuent à présenter des changements dans les propriétés mécaniques pendant de nombreuses années. Avec certains alliages, le vieillissement naturel peut être supprimé ou retardé de plusieurs jours par réfrigération à -18 ° C ou moins. Il est de pratique courante de terminer le formage, le dressage et la frappe avant que le vieillissement ne modifie sensiblement les propriétés des matériaux. La pratique conventionnelle permet la réfrigération des alliages 2014 - les rivets T4 pour maintenir de bonnes caractéristiques de conduite.
Les traitements thermiques de vieillissement artificiel ou de précipitation sont des procédés de longue durée à basse température. Les températures varient de 115-200 ° C et de 5 à 48 heures. Comme pour le traitement en solution, un contrôle précis de la température et des températures de variation spatiale sont critiques pour le procédé et, en général, les températures doivent être maintenues à une plage de ± 7 ° C.
Le changement des paramètres temps-température pour le traitement des précipitations devrait faire l'objet d'un examen attentif. Des particules plus grandes ou des précipités résultent de temps plus longs et de températures plus élevées. L'objectif est de sélectionner le cycle qui produit la taille de précipité optimale et le schéma de distribution. Malheureusement, le cycle requis pour maximiser une propriété, comme la résistance à la traction, est habituellement différent de celui requis pour maximiser d'autres propriétés telles que la limite d'élasticité et la résistance à la corrosion. Par conséquent, les cycles utilisés représentent des compromis qui fournissent la meilleure combinaison de propriétés.