Úlohou tepelného zpracování hliníku je zlepšení mechanických vlastností materiálů, odstranění zbytkového pnutí a zlepšení obrobitelnosti kovů. Podle různých účelů tepelného zpracování lze procesy rozdělit do dvou kategorií: předehřívání a konečné tepelné zpracování.
Účelem předehřívání je zlepšit výkon zpracování, odstranit vnitřní pnutí a připravit dobrou metalografickou strukturu pro konečné tepelné zpracování. Proces tepelného zpracování zahrnuje žíhání, normalizaci, stárnutí, kalení a popouštění a tak dále.
1) Žíhání a normalizace
Žíhání a normalizace se používají pro hliníkové polotovary zpracované za tepla. Uhlíková ocel a legovaná ocel s obsahem uhlíku vyšším než 0,5 % se často žíhají, aby se snížila jejich tvrdost a aby se snadno řezaly; uhlíková ocel a legovaná ocel s obsahem uhlíku nižším než 0,5 % se používají, aby se zabránilo přilepení k noži, když je tvrdost příliš nízká. Dále se používá normalizační zpracování. Žíhání a normalizace mohou i nadále zjemnit zrno a jednotnou strukturu a připravit polotovar na následné tepelné zpracování. Žíhání a normalizace se obvykle provádějí po výrobě polotovaru a před hrubým obráběním.
2) Léčba stárnutí
Stárnutí se používá hlavně k odstranění vnitřního pnutí vznikajícího při výrobě a obrábění polotovarů.
Aby se předešlo nadměrnému zatížení přepravou, postačí u dílů s obecnou přesností provést jedno ošetření stárnutím před konečnou úpravou. U dílů s vysokými požadavky na přesnost, jako jsou skříně souřadnicových vyvrtávaček atd., by však měly být provedeny dva nebo více postupů ošetření stárnutím. Jednoduché díly obvykle ošetření stárnutím nepotřebují.
Kromě odlitků se u některých přesných dílů s nízkou tuhostí, jako jsou přesné šrouby, často provádí vícenásobné ošetření stárnutím mezi hrubováním a polotovarem. U některých hřídelových dílů by mělo být ošetření stárnutím provedeno i po rovnacím procesu.
3) Kalení a popouštění
Kalení a popouštění označuje vysokoteplotní popouštění po kalení. Může dosáhnout rovnoměrné a popouštěné sorbitovitové struktury, která slouží ke snížení deformace během povrchového kalení a nitridace. Kalení a popouštění lze proto použít i jako předehřívací zpracování.
Díky lepším komplexním mechanickým vlastnostem kalených a popouštěných dílů lze tento proces použít i jako konečný proces tepelného zpracování pro některé díly, které nevyžadují vysokou tvrdost a odolnost proti opotřebení.
Účelem konečného tepelného zpracování je zlepšení mechanických vlastností, jako je tvrdost, odolnost proti opotřebení a pevnost. Proces tepelného zpracování zahrnuje kalení, cementaci a nitridaci.
1) Kalení
Kalení se dělí na povrchové kalení a celkové kalení. Povrchové kalení se široce používá kvůli malé deformaci, oxidaci a oduhličení. Povrchové kalení má také výhody vysoké vnější pevnosti a dobré odolnosti proti opotřebení při zachování dobré vnitřní houževnatosti a vysoké rázové houževnatosti. Pro zlepšení mechanických vlastností povrchově kalených dílů se často vyžaduje tepelné zpracování, jako je kalení a popouštění nebo normalizace, jako předběžné tepelné zpracování. Obecné postupy procesu zahrnují: stříhání, kování, normalizaci, žíhání, hrubování, kalení a popouštění, polotovary, povrchové kalení a dokončování.
2) Cementace a kalení
Cementace a kalení slouží ke zvýšení obsahu uhlíku v povrchové vrstvě dílu, po kalení získá povrchová vrstva vysokou tvrdost, zatímco jádro dílu si stále zachovává určitou pevnost, vysokou houževnatost a plasticitu. Cementace se dělí na celkovou cementaci a částečnou cementaci. Při částečné cementaci by měla být u necementovaných dílů přijata opatření proti prosakování. Protože cementace a kalení způsobují velké deformace a hloubka cementace je obvykle mezi 0,5 a 2 mm, proces cementace se obvykle řadí mezi polodokončování a dokončování.
Procesní postup je obecně následující: stříhání, kování, normalizace, hrubování, polodokončování, cementace a kalení, dokončování. Pokud se u necementované části cementační a kalené části po zvětšení okraje odstraňuje přebytečná cementovaná vrstva, měl by být proces odstraňování přebytečné cementované vrstvy uspořádán po cementaci a kalení před samotným kalením.
3) Nitridace
Nitridace je proces infiltrace atomů dusíku do kovového povrchu za účelem vytvoření vrstvy sloučenin obsahujících dusík. Nitridace může zlepšit tvrdost, odolnost proti opotřebení, únavovou pevnost a odolnost povrchu součásti proti korozi. Vzhledem k nízké teplotě nitridačního zpracování, malé deformaci a tenké vrstvě nitridace, obvykle ne větší než 0,6~0,7 mm, by se měl proces nitridace provádět co nejpozději. Pro snížení deformace během nitridace se obvykle provádí popouštění za vysokých teplot pro zmírnění pnutí.
Upraveno May Jiang z MAT Alumin
Čas zveřejnění: 4. září 2023
