Vloga toplotne obdelave aluminija je izboljšanje mehanskih lastnosti materialov, odprava preostalih napetosti in izboljšanje obdelovalnosti kovin. Glede na različne namene toplotne obdelave lahko postopke razdelimo v dve kategoriji: predgretje in končna toplotna obdelava.
Namen predgrevanja je izboljšati učinkovitost obdelave, odpraviti notranje napetosti in pripraviti dobro metalografsko strukturo za končno toplotno obdelavo. Postopek toplotne obdelave vključuje žarjenje, normalizacijo, staranje, kaljenje in popuščanje ter tako naprej.
1) Žarjenje in normalizacija
Žarjenje in normalizacija se uporabljata za vroče obdelane aluminijaste polovice. Ogljikovo jeklo in legirano jeklo z vsebnostjo ogljika večjo od 0,5 % se pogosto žari, da se zmanjša njihova trdota in olajša rezanje; ogljikovo jeklo in legirano jeklo z vsebnostjo ogljika manj kot 0,5 % se uporabljata, da se prepreči lepljenje na nož, ko je trdota prenizka. Uporablja se tudi normalizacijska obdelava. Žarjenje in normalizacija lahko še vedno izboljšata zrna in enakomerno strukturo ter pripravita na nadaljnjo toplotno obdelavo. Žarjenje in normalizacija se običajno izvedeta po izdelavi polovice in pred grobo obdelavo.
2) Zdravljenje staranja
Staranje se uporablja predvsem za odpravo notranjih napetosti, ki nastanejo pri izdelavi in obdelavi surovcev.
Da bi se izognili prekomerni transportni obremenitvi, je za dele s splošno natančnostjo zadostno, da se pred končno obdelavo izvede ena obdelava staranja. Za dele z visokimi zahtevami glede natančnosti, kot je ohišje vrtalnega stroja itd., pa je treba izvesti dve ali več obdelav staranja. Preprosti deli običajno ne potrebujejo obdelave staranja.
Poleg ulitkov se pri nekaterih preciznih delih s slabo togostjo, kot so precizni vijaki, za odpravo notranjih napetosti, ki nastanejo med obdelavo, in stabilizacijo natančnosti obdelave delov pogosto izvaja več obdelav staranja med grobo obdelavo in polfino obdelavo. Pri nekaterih grednih delih je treba obdelavo staranja izvesti tudi po postopku ravnanja.
3) Kaljenje in popuščanje
Kaljenje in popuščanje se nanaša na visokotemperaturno popuščanje po kaljenju. Z njim se lahko doseže enakomerna in popuščena struktura sorbita, ki je priprava za zmanjšanje deformacije med površinskim kaljenjem in nitriranjem. Zato se kaljenje in popuščanje lahko uporablja tudi kot predgrelna obdelava.
Zaradi boljših celovitih mehanskih lastnosti kaljenih in popuščanih delov se lahko uporablja tudi kot končni postopek toplotne obdelave za nekatere dele, ki ne zahtevajo visoke trdote in odpornosti proti obrabi.
Namen končne toplotne obdelave je izboljšanje mehanskih lastnosti, kot so trdota, odpornost proti obrabi in trdnost. Postopek toplotne obdelave vključuje kaljenje, cementiranje in nitriranje.
1) Kaljenje
Kaljenje se deli na površinsko kaljenje in splošno kaljenje. Površinsko kaljenje se pogosto uporablja zaradi majhne deformacije, oksidacije in razogljičenja, površinsko kaljenje pa ima tudi prednosti visoke zunanje trdnosti in dobre odpornosti proti obrabi, hkrati pa ohranja dobro notranjo žilavost in močno odpornost proti udarcem. Za izboljšanje mehanskih lastnosti površinsko kaljenih delov je pogosto potrebna toplotna obdelava, kot je kaljenje in popuščanje ali normalizacija, kot predhodna toplotna obdelava. Splošni postopki so: rezkanje, kovanje, normalizacija, žarjenje, groba obdelava, kaljenje in popuščanje, polfina obdelava, površinsko kaljenje in fina obdelava.
2) Cementacija in kaljenje
Cementacija in kaljenje najprej povečata vsebnost ogljika v površinski plasti dela, po kaljenju pa površinska plast pridobi visoko trdoto, medtem ko osrednji del še vedno ohranja določeno trdnost, visoko žilavost in plastičnost. Cementacija se deli na splošno in delno cementacijo. Pri delni cementaciji je treba pri delih, ki se ne cementirajo, sprejeti ukrepe proti pronicanju. Ker cementacija in kaljenje povzročata velike deformacije, globina cementacije pa je običajno med 0,5 in 2 mm, se postopek cementacije običajno izvaja med pol- in končno obdelavo.
Postopek je običajno naslednji: brušenje, kovanje, normalizacija, groba obdelava, pol-fina obdelava, cementiranje in kaljenje, fina obdelava. Ko se pri necementiranem delu cementiranega in kaljenega dela po povečanju roba odstrani odvečna cementirana plast, je treba postopek odstranjevanja odvečne cementirane plasti izvesti po cementiranju in kaljenju, preden se izvede kaljenje.
3) Nitriranje
Nitriranje je postopek infiltracije atomov dušika v kovinsko površino, s čimer se ustvari plast dušikovih spojin. Nitriranje lahko izboljša trdoto, odpornost proti obrabi, utrujenostno trdnost in odpornost površine dela proti koroziji. Ker je temperatura nitriranja nizka, je deformacija majhna in je nitriranje tanko, običajno ne več kot 0,6~0,7 mm, je treba postopek nitriranja izvesti čim pozneje. Za zmanjšanje deformacije med nitriranjem je običajno potrebno popuščanje pri visokih temperaturah za lajšanje napetosti.
Uredil May Jiang iz MAT Alumin
Čas objave: 4. september 2023
