Технологии
Термообработка алюминиевых отливок: режимы Т1, Т5 и Т6
Один и тот же АК7ч после термообработки держит на 40–60% больше по прочности. Разбираем, что дают режимы искусственного старения и закалки, когда они нужны, а когда это лишние деньги и риск покоробить деталь.
Сразу после литья работоспособность алюминиевой отливки определяется только составом сплава и скоростью кристаллизации: в кокиле металл застывает быстрее, структура мельче, прочность выше; в медленно остывающей ХТС-форме или при ЛГМ — ниже. Повысить свойства термообработкой можно далеко не для каждого сплава: двойные сплавы системы алюминий–кремний (АК12) упрочнить закалкой практически нельзя — в них нет нужного количества легирующих элементов, образующих упрочняющие фазы. А вот АК7ч и АК9 с магнием в составе (в АК9 ещё и медь) — классические «термоупрочняемые» сплавы: растворённые при нагреве легирующие элементы при старении выделяются в виде дисперсных фаз и резко повышают прочность.
Базовые режимы по ГОСТ 1583 обозначаются буквенно-цифровым кодом. Т1 — искусственное старение без закалки: отливку после литья (часто прямо с остаточным теплом или после короткого нагрева до ~180–200 °C) выдерживают несколько часов. Даёт умеренный прирост прочности и, что важно, снимает внутренние напряжения и стабилизирует размеры — брак по короблению при мехобработке падает. Т5 — закалка плюс неполное искусственное старение: нагрев под закалку (~510–530 °C в зависимости от марки), выдержка 3–6 часов, охлаждение в воде 20–100 °C, затем старение при 150–175 °C. Даёт прочность без потери пластичности. Т6 — закалка и полное искусственное старение — максимум прочности и твёрдости, но пластичность заметно ниже; режим для сильно нагруженных деталей. Чем горячее закалочная вода, тем меньше коробление — массивные и тонкостенные отливки нередко квят в 80–100 °C.
  • Т1 (старение без закалки): +10–20% к прочности, снятие напряжений, стабильные размеры. Дешёво, коробления почти нет. Для корпусных деталей, не работающих под большой нагрузкой;
  • Т5 (закалка + неполное старение): прочность выше на 30–50% от литого состояния при сохранении пластичности и герметичности. Универсальный режим для большинства ответственных отливок;
  • Т6 (закалка + полное старение): максимум σв и твёрдости. Для сильно нагруженных деталей, но пластичность и герметичность падают — под давление этот режим обычно не выбирают;
  • Без термообработки (F): вполне рабочий вариант, если требования закрываются литым состоянием, а в сплаве есть магний для мелкозернистой структуры.
Практические грабли. Первая — фаза на этапе литья: если металл перегрели или форма была сырой, по границам зёрен сидят оксиды и газовая пористость (о ней у нас отдельная статья) — при нагреве под закалку поры растут, а иногда деталь «вспучивает». Поэтому термообработка не лечит плохую отливку, а только усиливает контраст: хорошая становится прочнее, плохая — окончательно браком. Вторая — выдержка под закалку: недогрев = фазы не растворились, упрочнения не будет; перегрев = пережог структуры, это неисправимый брак. Держаться окна ±5 °C и фиксировать режимы в карте. Третья — коробление при резком охлаждении: тонкостенные отливки сложной формы после закалки нередко приходится править, поэтому сложные корпусные детали часто сознательно оставляют на Т1. Четвёртая — старение не бесконечно «дозревает»: после месяца-двух естественного старения перед закалкой свойства могут «поплыть», важна ритмичность производства.
Экономика режима простая: закалка + старение добавляют к себестоимости отливки энергию, печное время и транспортные операции, а ещё риск правки и повторной мехобработки. Поэтому честный разговор с заказчиком начинается с вопроса «какая нагрузка и какая требуемая прочность по чертежу». Если по расчёту проходит литое состояние — термообработка не нужна; если требуется Т6 для детали, которую по геометрии неизбежно покоробит, — инженерная задача смещается в сторону Т5 или пересмотра конструкции под равномерные сечения. У нас термообработка отливок выполняется на собственном участке — условия по режимам можно обсудить при запросе, как и изготовление оснастки под новую деталь.
Made on
Tilda