Она позволяет получить большое разнообразие структур. В этом случае можно добиться значительного упрочнения, что и обеспечило самое широкое применениетермообработки алюминиевых сплавов. Физический смысл термообработки сплавов алюминия состоит в том, что при этом изменяется и концентрация твердого раствора легирующих элементов в алюминии, При этом меняется фазовый состав, что повышает прочность сплайн при сохранении достаточной пластичности. Рассмотрим этоположение на конкретном примере. В сплаве системы Аl - Си образуется интерметаллическое соединение CuAI2. Если этот сплав нагреть до 500 - 540°С, то частицы СuАl2растворятся в алюминии. При быстром охлаждении фаза СuАl2 не успевает выделиться из твердого раствора и остается в нем, в результате чего получается упрочнение сплава (закалка). Фазовые изменения в алюминиевых сплавах могут происходить не только при нагреве, но и при комнатной температуре. Для алюминиевых сплавов наиболее широкое распространение получили следующие виды термообработки: отжиг, закалка и старение.
Отжиг применяют для улучшения пластичности. При этом получается более равновесное фазовое состояние. В зависимости от поставленной цели отжиг разделяют на три вида: гомогенизирующий, рекристаллизационный, а также для разупрочнения.
Гомогенизирующий отжиг проводят, как правило, для устранения неоднородностей структуры сплава. Температура нагрева при этом 450 - 520°С. Время выдержки при этой температуре 4 - 40 ч. После этого сплав охлаждают.
Рекристаллизационный отжиг выполняют для обеспечения высокой пластичности и снижения прочности деталей после пластической деформации. Алюминиевые сплавы нагревают до 300 - 500°С, соответствующих температуре окончания первичной рекристаллизации. Длительность такого отжига 0,5 - 2 ч.
Отжиг для разупрочнения применяют для снижения прочности перед последующей обработкой давлением, например штамповкой.
Закалка может быть применена только для тех сплавов, которые в твердом состоянии могут претерпевать фазовые превращения. Цель закалки - получить в сплаве предельно неравномерную структуру - пресыщенный твердый раствор с максимальным содержанием легирующих элементов. Такая структура обеспечивает возможностьдальнейшего упрочнения старением. Сразу после закалки алюминиевые сплавы не становятся более прочными. Они приобретают заданные характеристики прочности после завершения процесса старения, т.е. после окончания фазовых превращений в твердом состоянии.
Таким образом, если в сплаве находятся только компоненты, не растворимые в твердом алюминии, его закалка невозможна.
Закалка алюминиевых сплавов заключается в нагреве их до температуры, при которой легирующие элементы частично или полностью растворяются в алюминии. При этой температуре сплав выдерживают, а затем быстро охлаждают до весьма низкой температуры (10 - 20 °С). Выдержка нужна для прохождения процесса растворения. Кик правило, охлаждение алюминиевых сплавов производят в воде.
Алюминиевые сплавы могут подвергаться процессам старения при нагреве (обычно 100 - 200 °С) или при комнатной температуре. Старение с нагревом называют искусственным старением. Старение при комнатной температуре называют естественным старением.
Состояние алюминиевых сплавов сразу после закалки называют свежезакаленным. Поскольку при этом существенное повышение прочности еще не началось, деталь или заготовку можно легко обрабатывать (например, гнуть) в течение нескольких часов. Затем твердость и прочность возрастают. В самолетостроительном производстве это свойство используется очень широко.