Охарактеризуйте сущность операции закалки, ее виды и цели проведения?

Закалка алюминиевых сплавов заключается в нагреве сплавов до температуры, отмеченной на рис. 9.13 линией авс, при которой избыточные интерметаллидные фазы полностью или большей частью растворяются в алюминии, выдержке при этой температуре и быстром охлаждении до нормальной температуры для получения пересыщенного твёрдого раствора. Например, температура закалки сплавов системы Al-Cu (рис. 9.13) определяется линией, проходящей выше предела растворимости для сплавов, содержащих меньше 5,7% Cu, и ниже эвтектической линии (548ºС) для сплавов, содержащих большее количество меди. При нагреве под закалку сплавов, содержащих до ~5% Cu, избыточная фаза CuAl₂ полностью растворяется, и при последующем быстром охлаждении фиксируется только пересыщенный α-твёрдый раствор, содержащий столько меди, сколько её находится в сплаве (рис. 9.14.б.). При содержании более 5% Сu в структуре сплавов после закалки будет пересыщенный α -твёрдый раствор состава, отвечающего точке б, и нерастворимые при нагреве кристаллы соединения CuAl_2..

Основной особенностью алюминиевых сплавов является малый интервал температур нагрева под закалку. Температура нагрева для сплавов Al-Cu-Mg (сплав Д16) – 485-505ºС, сплавов Al-Zn-Mg-Cu (В95) – 465-475ºС и Al-Cu-Mg-Si (АК6) – 515-525ºС. Более высокие температуры вызывают пережог (оплавление по границам зёрен), что приводит к образованию трещин, пузырей на поверхности полуфабрикатов, снижающих сопротивление коррозии, механические свойства и сопротивление хрупкому разрушению. Выдержка должна быть минимальной, обеспечивающей растворение избыточных фаз в твёрдом растворе.

Листы, плиты, прутки, полосы толщиной 0,5-150 мм выдерживают при нагреве под закалку в селитровых ваннах в течение 10-80 мин., а в наиболее широко применяемых для этой цели электропечах с принудительной циркуляцией воздуха – 30-210 мин.

Выдержка фасонных отливок при температуре закалки более длительная - 2-15 час. За это время растворяются грубые выделения интерметаллидных фаз.

Охлаждение при закалке должно быть со скоростью выше критической. Под критической скоростью закалки понимают минимальную скорость охлаждения, которая предотвращает распад пересыщенного твёрдого раствора. Частичный распад твёрдого раствора снижает механические свойства и коррозионную стойкость после старения. Чаще для закалки применяют воду (t = 10-40ºС). Во избежание частичного распада твёрдого раствора время переноса нагретого полуфабриката (детали) из печи в закалочный бак не должна превышать 15-30ºС. Прокаливаемость алюминиевых сплавов составляет d_k = 120-150 мм (d_k – критический диаметр). После закалки сплавы имеют сравнительно невысокую прочность σ_в, σ_0,2 и высокую пластичность δ.