Hợp kim nhôm là vật liệu kết cấu quan trọng có tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời. Để cải thiện hơn nữa hiệu suất của hợp kim nhôm, thường cần phải xử lý nhiệt. Xử lý nhiệt hợp kim nhôm đúc là quá trình nung nóng hợp kim nhôm đúc đến nhiệt độ nhất định, duy trì trong một khoảng thời gian, sau đó làm nguội.
Mục đích chính của xử lý nhiệt để đúc hợp kim nhôm như sau:
1. Cải thiện tính chất cơ học của vật liệu: Thông qua xử lý nhiệt, độ bền, độ cứng và khả năng chống mài mòn của hợp kim nhôm có thể được cải thiện để đáp ứng các yêu cầu của các ứng dụng kỹ thuật khác nhau.
2. Loại bỏ ứng suất bên trong vật liệu: Trong quá trình đúc hợp kim nhôm, do tốc độ nguội chậm
3. Cải thiện khả năng chống ăn mòn của vật liệu: Hợp kim nhôm sẽ hình thành lớp màng oxit dày đặc trong quá trình xử lý nhiệt, có thể cải thiện hiệu quả khả năng chống ăn mòn của vật liệu và kéo dài tuổi thọ của chúng.
Quá trình xử lý nhiệt để đúc hợp kim nhôm thường bao gồm các bước sau:
1. Làm nóng: Đặt các bộ phận hợp kim nhôm đúc vào lò nung để nung nóng đến nhiệt độ xử lý nhiệt mong muốn. Việc lựa chọn nhiệt độ và thời gian nung nóng phụ thuộc vào thành phần của hợp kim nhôm và các tính chất cần thiết.
2. Cách nhiệt: Sau khi nung đến nhiệt độ mong muốn, duy trì trong một khoảng thời gian để đạt được trạng thái cân bằng nhiệt đồng đều của cấu trúc bên trong hợp kim nhôm. Thời gian cách nhiệt dài cũng là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nhiệt.
3. Làm mát: Chọn phương pháp làm mát phù hợp theo yêu cầu cụ thể. Các phương pháp làm mát thường dùng bao gồm làm mát bằng nước, làm mát bằng dầu và làm mát tự nhiên. Các phương pháp làm mát khác nhau có tác dụng khác nhau đến hiệu suất của hợp kim nhôm.
Bốn quá trình chính của xử lý nhiệt:
1. Xử lý ủ: Quá trình nung nóng vật đúc hợp kim nhôm đến nhiệt độ tương đối cao, thường là khoảng 300 độ, giữ trong một thời gian nhất định, sau đó làm nguội trong lò đến nhiệt độ phòng được gọi là ủ. Trong quá trình ủ, dung dịch rắn phân hủy và các hạt pha thứ hai kết tụ lại, có thể loại bỏ ứng suất bên trong của vật đúc, ổn định kích thước vật đúc, giảm biến dạng và tăng độ dẻo của vật đúc.
2. Xử lý dung dịch: Nung nóng vật đúc đến nhiệt độ cao nhất có thể, gần với điểm nóng chảy của eutectic, duy trì ở nhiệt độ này trong một khoảng thời gian đủ dài, sau đó làm nguội nhanh để tối đa hóa quá trình hòa tan các thành phần gia cường. Trạng thái nhiệt độ cao này được cố định và lưu trữ ở nhiệt độ phòng, và quá trình này được gọi là xử lý dung dịch. Xử lý dung dịch rắn có thể cải thiện độ bền và độ dẻo của vật đúc, và tăng cường khả năng chống ăn mòn của hợp kim.
3. Xử lý lão hóa: Quá trình nung nóng vật đúc được xử lý bằng dung dịch rắn đến một nhiệt độ nhất định, giữ trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó lấy ra khỏi lò và làm nguội từ từ đến nhiệt độ phòng trong không khí được gọi là lão hóa. Nếu quá trình gia cường lão hóa được thực hiện ở nhiệt độ phòng, thì được gọi là lão hóa tự nhiên; nếu quá trình gia cường lão hóa được thực hiện trên nhiệt độ phòng và giữ trong một khoảng thời gian, thì được gọi là lão hóa nhân tạo. Xử lý lão hóa là một quá trình tự phát phân hủy dung dịch rắn quá bão hòa, phục hồi mạng lưới của ma trận hợp kim về trạng thái tương đối ổn định.
4. Xử lý chu kỳ nóng và lạnh: Các vật đúc đã trải qua quá trình xử lý chu kỳ nóng và lạnh có thể bị co lại và giãn nở ở mạng dung dịch rắn do nhiều quá trình gia nhiệt và làm nguội, dẫn đến sự dịch chuyển nhẹ của mạng của mỗi pha và trạng thái ổn định hơn của các hạt pha thứ hai, do đó cải thiện độ ổn định về kích thước của vật đúc và làm cho nó phù hợp để sản xuất các chi tiết chính xác.
Ba điểm quan trọng cần lưu ý trong quá trình xử lý nhiệt:
1. Kiểm soát nhiệt độ: Trong quá trình gia nhiệt, cần kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ, tránh nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp, tránh ảnh hưởng xấu đến hiệu suất của hợp kim nhôm.
2. Thời gian cách nhiệt: Độ dài thời gian cách nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc và tính chất của hợp kim nhôm. Thời gian cách nhiệt quá nhiều hoặc không đủ đều có thể dẫn đến kết quả xử lý nhiệt không đạt yêu cầu.
3. Tốc độ làm nguội: Tốc độ làm nguội khác nhau sẽ có tác động khác nhau đến cấu trúc vi mô và tính chất của hợp kim nhôm. Phương pháp và tốc độ làm nguội phù hợp cần được lựa chọn theo yêu cầu cụ thể.
