تحقیق عملیات حرارتی

عملیات حرارتی به یک فرآیند گرمایی یا تعدادی فرایندها که برای بهبود خواص مورد نظر در فلزات استفاده می شوند می گویند. در عملیات حرارتی آلیاژهای آلومینیوم، خواص تغییر یافته عبارتند از:

سفتی معمولی و تشکیل آلیاژ های مشخص بوسیله رسوب.

برای رسوب فتی آلیاژهای آلومینیوم، عملیات حرارتی از سه فاز پایه تشکیل شده است.

سفتی محلولی – آب دادن – پیری.

عملیات سفتی محلولی می تواند یوتکتیک تشکیل شده را حل کند و فرم محلول جامد تشکیل دهد، دمای عملیات سختی محلولی عملاً نزدیک به نقطه ذوب بوتکتیک است. می دانیم که شکر خیلی اسان و به تعداد بیشتری در آب گرم نسبت به آب سرد حل می شود. بنابراین یوتکتیک نیز آسانتر در فلز مذاب حل می شود. از اینرو کنترل دما بسیار مهم است زیرا تجاوز کردن از دمای ذوب یوتکتیک دارای عواقبی چون ذوب موضوعی و از بیان رفتن خواص قطعه (قراضه)می باشد. سختی محلولی ساختار قطعه ریخته شده را یکنواخت می کند. زمان مورد نیاز برای سختی محلولی به آلیاژ و طبیعت قطعه آلیاژ بستگی دغارد. بطور کلی قسمتهای نازک که سریعتر منجمد می شوند. تشکیل دهندگی بهتری دارد و نسبت به قسمتهای زمانی سفتی محلولی کمتری نیاز دارند.

عملیات حرارتی برای قطعات ریختگی آلومینیومی:

عملیات حرارتی قطعات آلومینیوم مستلزم کنترل دقیق برروی گرمادهی و. سرد کردن می باشد هر فاز از عملیات حرارتی برای قطعه یک فرآیند بحرانی است و یک عمل مهندسی می باشد. از اساس مهم عملیات حرارتی قطعات ریختگی آلومینیوم اینست که یک مخلوط با خواص خوب بدست آید. بهبود شکل پذیری ساختار در حین ریخته گری:

2-رفع تنشهای داخلی که بوسیله انقباض در حین انجماد حاصل شده است.

3-بهبود پایداری ابعادی

4-بهبود خاصیت ماشینکاری

5-بهبود مقاومت در برابر خوردگی

آلیاژهای ریختگی آلومینیوم به دو بخش کلاسه می شوند:

عملیات حرارتی پذیر و عملیات حرارتی ناپذیر

آلیاژهای قابل عملیات حرارتی که رسوب سخت هستند تحت یک روش اساسی از قبیل سختی محلولی آب دادن و پیر کردن قرار می گیرد. که باعث بهبود خواص مکانیکی می شود. تغییرات در خواص فوق بوسیله میلکهای عهملیاتی حرارتی یا سختی محلولی هستند و یا نتیجه خواص عناصر آلیاژی محلول در آن می باشد.

آلیاژهای غیرعملیات حرارتی پذیر تحت یک عملیات حرارتی مانند رفع تنش (برای پایداری ابعادی) و آنیل (برای توقف رشد دانه) یا بهبود خواص مقام به خوردگی قرار می گیرند.

واکنش رسوبی زیادی در این آلیاژها انجام نمی شود با این وجود خواص مکانیکی آنها به میزان کمی افزایش می یابد.

الیاژ دمایی مانند 0/713 دارای خودپیرسازی هستند که داشتن رسوب در دمای اتاق در فلصله زمنی چندین هفته اتفاق می افتد.

بر طبق عملیات یفتی محلولی، قطعات ریختگی گرم شده در آب داغ بصورت غوطه وری کوه یخ میشوند. یک آب دادن صحیح ساختار همگن را در محلول جامد در درجه حرارت اتاق حفظ کند، وقتیکه یک ظرف سرد می شود، اعضاء تشکیل دهنده یوتکتیک سعی می کنند که از محلول خارج شوند در نتیجه انحلال پذیری مختلفی در درجه حرارت اتاق حاصل می شود و مانند اینست که چگونه وقتی شکر را در آب جوش حل می کنیم، وقتیکه آب خنک می شود مقداری از شکرها بصورت کریستالهای کوچک دوباره ظاهر می شوند.

قطعه فلزی کوئنچ شده از داخل تحت تنش و یا محلهای وجود فوق اشباع قرار دارد. زمانی عملیات پیر کردن قابل اجراست که رسوب یوتکتیکی بسیار بیشتر از نوع پراکنده آن باشد زیرا این نوع اصلاً خارج نمی شوند.

ذرات رسوب بسیار ریز هستند و معمولاً آنها را بوسیله میکروسکوپ نوری نمی توان مشاهده کرد برای فهم بهتر تئوری این عملیات می توان ظاهر شدن دوباره ذرات را تصویر کرد.

درجه حرارت برای انجام عملیات حرارتی در مورد آلیاژهای مختلف، متفاوت است، اما معمولاً دمای عملیات سختی محلولی بین 1000-800 است و درجه حرارت سیکل پیرسختی بین 500-300 می باشد که به تمپر بستگی دارد.

از دیگر عملیات حرارتیهایی که گهگاه به آلومینیوم ریختگی داده می شود آنیلینگ است. آنیل کردن درجه حرارتی بین دمای سختی محلول و دمای پیرسختی به قطعه می دهد. آنیل کردن شرایطی چون نرم کردن داکلیته بالا و بهترین پایداری ابعادی را بوجود می آورد. این عملیات معمولاً برای آلیاژهای ریختگی 0/235 . 0/233 استفاده دارد. عملیات حرارتی که ممکن است برای رفع تنشها یا پایداری قطعه ریختگی بکار می رود. دمایی که بصورت عملی برای قطعات ریختگی کاربرد سفتی محلولی بوجود نمی آورد و فقط برای خروج تنشها می باشد که تهیه T0 است. تنش گیری معمولاً در دمای 500-400 و برای مدت 6-4 ساعت انجام می پذیرد.

واکنش سفتی پذیری:

دستور برای شرح چگونگی افزایش مقاومت آلیاژهای آلومینیوم و چگونگی عملیات حرارتی برای بهبود این اثر با توجه به مکانیزم تغییر فرم داخلی داده شد. تغییر شکل در صفحات مهمی در یک ساختار شبکه به آن صفحات لغزش می گویند، اتفاقی می افتد داکیلیته یک فلز بستگی به توانایی داخلی اغزش و استحکام بسته به مقاومت صفحات افزاش دارد تعداد زیادی از انتها در روی صفحات لغزش فعال وجود دارند در سلول شبکه آلومینیوم این صفحات بصورت شکل 10-13 می باشند.

قطعات ریختگی عموماً دانسته تغییر فرم داده نمی شوند و بصورت آلیاژهای ساخته شده فرم داده می شوند. صفحات لغزش در آلیاژهای آلومینیوم ریختگی در واقع سطوحی که سیستم و شکستن در آنها اتفاق می افتد.

مقاومت لغزشی در این صفحات بوسیله مقاومت کشش فلز تعیین می شوند با این وجود کوشش برای زیاد کردن مقاومت ذاتی مستقیماً به افزایش مقاومت آن و به جنش طولی معمولی در صفحات لغزش بستگی دارد.

در عملیات حرارتی اینکار ابتدا بوسیله عملیات فوق اشباع برروی ساختار محلول جامد انجام می شود برای ساختن بیشترین مقاومت باید شرایط کنترل شده یا برای پخش آن ذرات رسوب و اندازه و توزیع آنها وجود داشته باشد. مانند مس که بصورت ترکیب CUAL2 رسوب می شدهد. منیزیم در فرم ترکیب تقریباً مشابه به فرمول Al3Mg4 رسوب می دهد. اما معمولاً بصورت ترکیب Al-Mg معرفی می شوند و منیزیم و سیلسیم که بصورت NgSi رسوب می کنند دقیقاً رسوب سفتی چگونه اتفاق می افتد.

تئوری سخت کردن در ستالهای اخیر به مقدار زیاید روشن شده است.

جریان و شرح تئوری در زیر آمده است.

با استفاده از تکنیکهای تفرق اشعه X روی مناطق تشکیل شده که به صورت رسوب از محلول خارج می شود (Guinier and Prestin) توصیف زیرا از پیر کردن (againg). ارائه کرده اند که به عنوان انرژی حرارتی کافی جهت حرکت اتمی و جوانه زایی و رشد آمده است تا امکان و اجازه رشد این رسوب فراهم شود.