अॅनिलिंग आणि क्वेंचिंग आणि एजिंग हे अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंचे मूलभूत उष्णता उपचार प्रकार आहेत. अॅनिलिंग ही एक सॉफ्टनिंग ट्रीटमेंट आहे, ज्याचा उद्देश मिश्रधातूला एकसमान आणि रचना आणि संरचनेत स्थिर करणे, काम कडक होणे दूर करणे आणि मिश्रधातूची प्लॅस्टिकिटी पुनर्संचयित करणे आहे. क्वेंचिंग आणि एजिंग ही एक मजबूत उष्णता उपचार आहे, ज्याचा उद्देश मिश्रधातूची ताकद सुधारणे आहे आणि ते प्रामुख्याने उष्णतेच्या उपचाराने मजबूत करता येणाऱ्या अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंसाठी वापरले जाते.
१ अॅनिलिंग
वेगवेगळ्या उत्पादन आवश्यकतांनुसार, अॅल्युमिनियम मिश्र धातुचे अॅनिलिंग अनेक प्रकारांमध्ये विभागले गेले आहे: इनगॉट होमोजनायझेशन अॅनिलिंग, बिलेट अॅनिलिंग, इंटरमीडिएट अॅनिलिंग आणि तयार उत्पादन अॅनिलिंग.
१.१ इनगॉट एकरूपीकरण अॅनिलिंग
जलद संक्षेपण आणि असंतुलन नसलेल्या स्फटिकीकरणाच्या परिस्थितीत, पिंडाची रचना आणि रचना असमान असणे आवश्यक आहे आणि त्यात अंतर्गत ताण देखील जास्त असणे आवश्यक आहे. ही परिस्थिती बदलण्यासाठी आणि पिंडाची गरम कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी, सामान्यतः एकसंधीकरण अॅनिलिंग आवश्यक आहे.
अणु प्रसाराला चालना देण्यासाठी, एकरूपीकरण अ‍ॅनिलिंगसाठी उच्च तापमान निवडले पाहिजे, परंतु ते मिश्रधातूच्या कमी वितळण्याच्या बिंदू युटेक्टिक वितळण्याच्या बिंदूपेक्षा जास्त नसावे. साधारणपणे, एकरूपीकरण अॅनिलिंग तापमान वितळण्याच्या बिंदूपेक्षा 5~40℃ कमी असते आणि अॅनिलिंग वेळ बहुतेकदा 12~24 तासांच्या दरम्यान असतो.
१.२ बिलेट अॅनिलिंग
बिलेट अॅनिलिंग म्हणजे प्रेशर प्रोसेसिंग दरम्यान पहिल्या थंड विकृतीपूर्वी अॅनिलिंग करणे. बिलेटला संतुलित रचना मिळावी आणि जास्तीत जास्त प्लास्टिक विकृती क्षमता मिळावी हा उद्देश आहे. उदाहरणार्थ, हॉट-रोल्ड अॅल्युमिनियम मिश्र धातु स्लॅबचे रोलिंग एंड तापमान २८०~३३०℃ आहे. खोलीच्या तपमानावर जलद थंड झाल्यानंतर, काम कडक होण्याची घटना पूर्णपणे काढून टाकता येत नाही. विशेषतः, उष्णता-उपचारित मजबूत अॅल्युमिनियम मिश्र धातुंसाठी, जलद थंड झाल्यानंतर, पुनर्स्फटिकीकरण प्रक्रिया संपलेली नाही आणि सुपरसॅच्युरेटेड सॉलिड द्रावण पूर्णपणे विघटित झालेले नाही आणि काम कडक होणे आणि शमन करणे परिणामाचा एक भाग अजूनही टिकून राहतो. अ‍ॅनिलिंगशिवाय थेट थंड रोल करणे कठीण आहे, म्हणून बिलेट अॅनिलिंग आवश्यक आहे. LF3 सारख्या नॉन-उष्णता-उपचारित मजबूत अॅल्युमिनियम मिश्र धातुंसाठी, अॅनिलिंग तापमान ३७०~४७०℃ आहे आणि १.५~२.५ तास उबदार ठेवल्यानंतर एअर कूलिंग केले जाते. कोल्ड-ड्रॉन ट्यूब प्रक्रियेसाठी वापरले जाणारे बिलेट आणि अॅनिलिंग तापमान योग्यरित्या जास्त असले पाहिजे आणि वरच्या मर्यादेचे तापमान निवडता येते. LY11 आणि LY12 सारख्या उष्णता उपचाराने मजबूत करता येणाऱ्या अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंसाठी, बिलेट अॅनिलिंग तापमान 390~450℃ आहे, या तापमानावर 1~3 तास ठेवले जाते, नंतर भट्टीत 30℃/ता पेक्षा जास्त नसलेल्या दराने 270℃ पेक्षा कमी थंड केले जाते आणि नंतर भट्टीतून हवा-थंड केले जाते.
१.३ इंटरमीडिएट अॅनिलिंग
इंटरमीडिएट अॅनिलिंग म्हणजे थंड विकृती प्रक्रियेतील अॅनिलिंग, ज्याचा उद्देश सतत थंड विकृती सुलभ करण्यासाठी काम कडक होणे दूर करणे आहे. साधारणपणे सांगायचे तर, मटेरियल अॅनिलिंग केल्यानंतर, ४५~८५% थंड विकृतीनंतर इंटरमीडिएट अ‍ॅनिलिंगशिवाय थंड काम सुरू ठेवणे कठीण होईल.
इंटरमीडिएट अ‍ॅनिलिंगची प्रक्रिया प्रणाली मुळात बिलेट अ‍ॅनिलिंगसारखीच असते. कोल्ड डिफॉर्मेशन डिग्रीच्या आवश्यकतांनुसार, इंटरमीडिएट अॅनिलिंग तीन प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकते: पूर्ण अॅनिलिंग (एकूण विकृतीकरण ε≈60~70%), साधे अॅनिलिंग (ε≤50%) आणि किंचित अॅनिलिंग (ε≈30~40%). पहिल्या दोन अॅनिलिंग सिस्टम बिलेट अ‍ॅनिलिंगसारख्याच आहेत आणि नंतरचे 320~350℃ वर 1.5~2 तासांसाठी गरम केले जाते आणि नंतर हवेत थंड केले जाते.
१.४. तयार झालेले उत्पादन अॅनिलिंग
तयार उत्पादनाचे अॅनिलिंग ही अंतिम उष्णता उपचार आहे जी उत्पादनाच्या तांत्रिक परिस्थितीच्या आवश्यकतांनुसार सामग्रीला विशिष्ट संघटनात्मक आणि यांत्रिक गुणधर्म देते.
तयार झालेले उत्पादन अॅनिलिंग उच्च तापमान अॅनिलिंग (मऊ उत्पादनांचे उत्पादन) आणि कमी तापमान अॅनिलिंग (वेगवेगळ्या अवस्थेत अर्ध-कठीण उत्पादनांचे उत्पादन) मध्ये विभागले जाऊ शकते. उच्च तापमान अॅनिलिंगमुळे संपूर्ण पुनर्स्फटिकीकरण रचना आणि चांगली प्लास्टिसिटी मिळू शकते याची खात्री करावी. सामग्रीला चांगली रचना आणि कार्यक्षमता मिळते याची खात्री करण्याच्या अटीवर, होल्डिंग वेळ जास्त नसावा. उष्णता उपचाराने मजबूत करता येणाऱ्या अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंसाठी, एअर कूलिंग क्वेंचिंग इफेक्ट टाळण्यासाठी, कूलिंग रेट काटेकोरपणे नियंत्रित केला पाहिजे.
कमी तापमानाच्या अ‍ॅनिलिंगमध्ये ताण कमी करणारे अॅनिलिंग आणि आंशिक मऊ करणारे अॅनिलिंग समाविष्ट आहे, जे प्रामुख्याने शुद्ध अॅल्युमिनियम आणि उष्णता उपचार नसलेल्या मजबूत अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंसाठी वापरले जातात. कमी तापमानाच्या अॅनिलिंग सिस्टमची रचना करणे हे एक अतिशय गुंतागुंतीचे काम आहे, ज्यासाठी केवळ अॅनिलिंग तापमान आणि होल्डिंग वेळ विचारात घेणे आवश्यक नाही, तर अशुद्धता, अ‍ॅलोयिंग डिग्री, कोल्ड डिफॉर्मेशन, इंटरमीडिएट अॅनिलिंग तापमान आणि हॉट डिफॉर्मेशन तापमान यांचा प्रभाव देखील विचारात घेणे आवश्यक आहे. कमी तापमानाच्या अॅनिलिंग सिस्टमची रचना करण्यासाठी, अॅनिलिंग तापमान आणि यांत्रिक गुणधर्मांमधील बदल वक्र मोजणे आवश्यक आहे आणि नंतर तांत्रिक परिस्थितीत निर्दिष्ट केलेल्या कामगिरी निर्देशकांनुसार अॅनिलिंग तापमान श्रेणी निश्चित करणे आवश्यक आहे.
२ शमन करणे
अॅल्युमिनियम मिश्र धातुच्या शमन प्रक्रियेला द्रावण उपचार असेही म्हणतात, ज्यामध्ये उच्च-तापमानाच्या गरमीकरणाद्वारे धातूमधील शक्य तितके मिश्रधातू घटक घन द्रावणात विरघळवणे, त्यानंतर दुसऱ्या टप्प्यातील वर्षाव रोखण्यासाठी जलद थंड करणे, ज्यामुळे एक सुपरसॅच्युरेटेड अॅल्युमिनियम-आधारित α घन द्रावण मिळते, जे पुढील वृद्धत्वाच्या उपचारांसाठी चांगले तयार आहे.
सुपरसॅच्युरेटेड α सॉलिड सोल्युशन मिळवण्याचा आधार असा आहे की अॅल्युमिनियममधील मिश्रधातूमधील दुसऱ्या टप्प्याची विद्राव्यता तापमान वाढल्याने लक्षणीयरीत्या वाढली पाहिजे, अन्यथा, घन द्रावण प्रक्रियेचा उद्देश साध्य करता येत नाही. अॅल्युमिनियममधील बहुतेक मिश्रधातू घटक या वैशिष्ट्यासह युटेक्टिक फेज आकृती तयार करू शकतात. उदाहरण म्हणून अल-क्यू मिश्रधातू घेतल्यास, युटेक्टिक तापमान 548℃ आहे आणि खोलीच्या तापमानात अॅल्युमिनियममधील तांब्याची विद्राव्यता 0.1% पेक्षा कमी आहे. 548℃ पर्यंत गरम केल्यावर, त्याची विद्राव्यता 5.6% पर्यंत वाढते. म्हणून, 5.6% पेक्षा कमी तांबे असलेले अल-क्यू मिश्रधातू हीटिंग तापमान त्याच्या विद्राव्य रेषेपेक्षा जास्त झाल्यानंतर α सिंगल फेज प्रदेशात प्रवेश करतात, म्हणजेच, दुसरा टप्पा CuAl2 मॅट्रिक्समध्ये पूर्णपणे विरघळतो आणि शमन केल्यानंतर एकच सुपरसॅच्युरेटेड α सॉलिड सोल्युशन मिळवता येते.
अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंसाठी शमन करणे हे सर्वात महत्वाचे आणि सर्वात मागणी असलेले उष्णता उपचार ऑपरेशन आहे. योग्य शमन हीटिंग तापमान निवडणे आणि पुरेसा शमन कूलिंग रेट सुनिश्चित करणे आणि भट्टीचे तापमान काटेकोरपणे नियंत्रित करणे आणि शमन विकृती कमी करणे ही मुख्य गोष्ट आहे.
शमन तापमान निवडण्याचे तत्व म्हणजे शमन हीटिंग तापमान शक्य तितके वाढवणे आणि अॅल्युमिनियम मिश्र धातु जास्त जळत नाही किंवा धान्य जास्त प्रमाणात वाढू नये याची खात्री करणे, जेणेकरून α घन द्रावणाचे अतिसंपृक्तता आणि वृद्धत्वाच्या उपचारानंतर ताकद वाढेल. साधारणपणे, अॅल्युमिनियम मिश्र धातु गरम भट्टीसाठी भट्टीचे तापमान नियंत्रण अचूकता ±3℃ च्या आत असणे आवश्यक असते आणि भट्टीच्या तापमानाची एकसमानता सुनिश्चित करण्यासाठी भट्टीतील हवा फिरण्यास भाग पाडली जाते.
अॅल्युमिनियम मिश्रधातूचे अतिज्वलन हे धातूच्या आत असलेल्या कमी-वितळणाऱ्या बिंदू घटकांच्या, जसे की बायनरी किंवा मल्टी-एलिमेंट युटेक्टिक्सच्या आंशिक वितळण्यामुळे होते. अतिज्वलनामुळे केवळ यांत्रिक गुणधर्म कमी होतात असे नाही तर मिश्रधातूच्या गंज प्रतिकारावरही गंभीर परिणाम होतो. म्हणून, एकदा अॅल्युमिनियम मिश्रधातू जास्त ज्वलन झाल्यावर, ते काढून टाकता येत नाही आणि मिश्रधातूचे उत्पादन रद्द करावे. अॅल्युमिनियम मिश्रधातूचे प्रत्यक्ष अतिज्वलन तापमान प्रामुख्याने मिश्रधातूची रचना आणि अशुद्धता सामग्रीद्वारे निश्चित केले जाते आणि ते मिश्रधातूच्या प्रक्रिया स्थितीशी देखील संबंधित असते. प्लास्टिक विकृतीकरण प्रक्रिया केलेल्या उत्पादनांचे अतिज्वलन तापमान कास्टिंगपेक्षा जास्त असते. विकृतीकरण प्रक्रिया जितकी जास्त असेल तितकेच, गैर-समतोल कमी-वितळणाऱ्या बिंदू घटकांना गरम केल्यावर मॅट्रिक्समध्ये विरघळणे सोपे होते, त्यामुळे प्रत्यक्ष अतिज्वलन तापमान वाढते.
अॅल्युमिनियम मिश्रधातूच्या शमन दरम्यान थंड होण्याचा दर मिश्रधातूच्या वृद्धत्वाच्या मजबूतीकरण क्षमतेवर आणि गंज प्रतिकारावर लक्षणीय परिणाम करतो. LY12 आणि LC4 च्या शमन प्रक्रियेदरम्यान, α घन द्रावणाचे विघटन होणार नाही याची खात्री करणे आवश्यक आहे, विशेषतः 290~420℃ तापमान संवेदनशील क्षेत्रात, आणि पुरेसा मोठा थंड होण्याचा दर आवश्यक आहे. सहसा असे निर्धारित केले जाते की थंड होण्याचा दर 50℃/s पेक्षा जास्त असावा आणि LC4 मिश्रधातूसाठी, तो 170℃/s पर्यंत पोहोचला पाहिजे किंवा त्यापेक्षा जास्त असावा.
अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंसाठी सर्वात जास्त वापरले जाणारे शमन माध्यम म्हणजे पाणी. उत्पादन पद्धतीवरून असे दिसून येते की शमन करताना शमन दर जितका जास्त असेल तितका शमन केलेल्या पदार्थाचा किंवा वर्कपीसचा अवशिष्ट ताण आणि अवशिष्ट विकृती जास्त असेल. म्हणून, साध्या आकाराच्या लहान वर्कपीससाठी, पाण्याचे तापमान थोडे कमी असू शकते, साधारणपणे 10~30℃, आणि 40℃ पेक्षा जास्त नसावे. जटिल आकार आणि भिंतीच्या जाडीत मोठ्या फरक असलेल्या वर्कपीससाठी, शमन विकृती आणि क्रॅकिंग कमी करण्यासाठी, पाण्याचे तापमान कधीकधी 80℃ पर्यंत वाढवता येते. तथापि, हे लक्षात घेतले पाहिजे की शमन टाकीचे पाण्याचे तापमान जसजसे वाढते तसतसे सामग्रीची ताकद आणि गंज प्रतिकार देखील त्यानुसार कमी होतो.
३. वृद्धत्व
३.१ वृद्धत्वादरम्यान संघटनात्मक परिवर्तन आणि कामगिरीतील बदल
शमन करून मिळणारे अतिसंतृप्त α घन द्रावण ही एक अस्थिर रचना आहे. गरम केल्यावर ते विघटित होईल आणि समतोल रचनेत रूपांतरित होईल. उदाहरण म्हणून Al-4Cu मिश्रधातू घेतल्यास, त्याची समतोल रचना α+CuAl2 (θ फेज) असावी. शमन केल्यानंतर सिंगल-फेज सुपरसॅच्युरेटेड α घन द्रावण वृद्धत्वासाठी गरम केले जाते तेव्हा, तापमान पुरेसे जास्त असल्यास, θ फेज थेट अवक्षेपित होईल. अन्यथा, ते टप्प्याटप्प्याने केले जाईल, म्हणजेच काही मध्यवर्ती संक्रमण टप्प्यांनंतर, अंतिम समतोल टप्पा CuAl2 गाठता येईल. खालील आकृती अल-Cu मिश्रधातूच्या वृद्धत्व प्रक्रियेदरम्यान प्रत्येक पर्जन्य अवस्थेच्या क्रिस्टल स्ट्रक्चर वैशिष्ट्ये दर्शवते. आकृती a. शमन अवस्थेतील क्रिस्टल जाळीची रचना आहे. यावेळी, ते एकल-फेज α सुपरसॅच्युरेटेड घन द्रावण आहे आणि तांबे अणू (काळे ठिपके) अॅल्युमिनियम (पांढरे ठिपके) मॅट्रिक्स जाळीमध्ये समान आणि यादृच्छिकपणे वितरित केले जातात. आकृती b. पर्जन्यमानाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात जाळीची रचना दर्शवते. तांबे अणू मॅट्रिक्स जाळीच्या काही भागात केंद्रित होऊ लागतात आणि गिनियर-प्रेस्टन क्षेत्र तयार करतात, ज्याला GP क्षेत्र म्हणतात. GP झोन अत्यंत लहान आणि डिस्क-आकाराचा आहे, ज्याचा व्यास सुमारे 5~10μm आणि जाडी 0.4~0.6nm आहे. मॅट्रिक्समध्ये GP झोनची संख्या अत्यंत मोठी आहे आणि वितरण घनता 10¹⁷~10¹⁸cm-³ पर्यंत पोहोचू शकते. GP झोनची क्रिस्टल रचना अजूनही मॅट्रिक्ससारखीच आहे, दोन्ही फेस-केंद्रित घन आहेत आणि ते मॅट्रिक्सशी सुसंगत इंटरफेस राखते. तथापि, तांबे अणूंचा आकार अॅल्युमिनियम अणूंपेक्षा लहान असल्याने, तांबे अणूंच्या समृद्धीमुळे प्रदेशाजवळील क्रिस्टल जाळी आकुंचन पावेल, ज्यामुळे जाळी विकृती होईल.
वृद्धत्वादरम्यान अल-क्यू मिश्रधातूच्या क्रिस्टल रचनेत बदलांचे योजनाबद्ध आकृती
आकृती अ. शमन अवस्था, एकल-चरण α घन द्रावण, तांबे अणू (काळे ठिपके) समान रीतीने वितरित केले जातात;
आकृती ब. वृद्धत्वाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात, जीपी झोन तयार होतो;
आकृती क. वृद्धत्वाच्या शेवटच्या टप्प्यात, एक अर्ध-सुसंगत संक्रमण अवस्था तयार होते;
आकृती ड. उच्च तापमानाचे वृद्धत्व, असंगत समतोल अवस्थेचा वर्षाव
GP झोन हा अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंच्या वृद्धत्व प्रक्रियेदरम्यान दिसणारा पहिला पूर्व-पर्जन्य उत्पादन आहे. वृद्धत्वाचा कालावधी वाढवणे, विशेषतः वृद्धत्वाचे तापमान वाढवणे, इतर मध्यवर्ती संक्रमण टप्पे देखील तयार करेल. Al-4Cu मिश्रधातूमध्ये, GP झोन नंतर θ” आणि θ' टप्पे असतात आणि शेवटी समतोल टप्पा CuAl2 गाठला जातो. θ” आणि θ' हे θ टप्प्याचे दोन्ही संक्रमण टप्पे आहेत आणि क्रिस्टल रचना एक चौरस जाळी आहे, परंतु जाळी स्थिरांक भिन्न आहे. θ चा आकार GP झोनपेक्षा मोठा आहे, तरीही डिस्क-आकाराचा आहे, ज्याचा व्यास सुमारे 15~40nm आहे आणि जाडी 0.8~2.0nm आहे. ते मॅट्रिक्ससह एक सुसंगत इंटरफेस राखत राहते, परंतु जाळी विकृतीची डिग्री अधिक तीव्र असते. θ” पासून θ' टप्प्यात संक्रमण करताना, आकार 20~600nm पर्यंत वाढला आहे, जाडी 10~15nm आहे आणि सुसंगत इंटरफेस देखील अंशतः नष्ट झाला आहे, जो आकृती c मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे अर्ध-सुसंगत इंटरफेस बनतो. वृद्धत्वाच्या पर्जन्यमानाचे अंतिम उत्पादन म्हणजे समतोल टप्पा θ (CuAl2) आहे, ज्या वेळी सुसंगत इंटरफेस पूर्णपणे नष्ट होतो आणि आकृती d मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे एक गैर-सुसंगत इंटरफेस बनतो.
वरील परिस्थितीनुसार, अल-क्यू मिश्रधातूचा वृद्धत्वाचा क्रम αs→α+GP झोन→α+θ”→α+θ'→α+θ आहे. वृद्धत्वाच्या संरचनेचा टप्पा मिश्रधातूची रचना आणि वृद्धत्वाच्या विशिष्टतेवर अवलंबून असतो. एकाच स्थितीत अनेकदा एकापेक्षा जास्त वृद्धत्वाचे उत्पादन असते. वृद्धत्वाचे तापमान जितके जास्त असेल तितके समतोल संरचनेच्या जवळ.
वृद्धत्व प्रक्रियेदरम्यान, मॅट्रिक्समधून बाहेर पडणारे GP झोन आणि संक्रमण टप्पा आकाराने लहान असतात, खूप विखुरलेले असतात आणि सहजपणे विकृत होत नाहीत. त्याच वेळी, ते मॅट्रिक्समध्ये जाळीचे विकृतीकरण करतात आणि एक ताण क्षेत्र तयार करतात, ज्याचा विस्थापनांच्या हालचालीवर महत्त्वपूर्ण अडथळा निर्माण होतो, ज्यामुळे मिश्रधातूच्या प्लास्टिक विकृतीकरणाचा प्रतिकार वाढतो आणि त्याची ताकद आणि कडकपणा सुधारतो. या वृद्धत्वाच्या कडक होण्याच्या घटनेला वर्षाव कडक होणे म्हणतात. खालील आकृती शमन आणि वृद्धत्वाच्या उपचारादरम्यान वक्र स्वरूपात Al-4Cu मिश्रधातूच्या कडकपणातील बदल दर्शवते. आकृतीतील पहिला टप्पा मिश्रधातूच्या मूळ स्थितीत कडकपणा दर्शवितो. वेगवेगळ्या गरम कामाच्या इतिहासामुळे, मूळ स्थितीची कडकपणा बदलेल, सामान्यतः HV=30~80. 500℃ वर गरम केल्यानंतर आणि शमन केल्यानंतर (टप्पा II), सर्व तांबे अणू मॅट्रिक्समध्ये विरघळले जातात जेणेकरून HV=60 सह एकल-फेज सुपरसॅच्युरेटेड α घन द्रावण तयार होईल, जे एनील केलेल्या अवस्थेतील कडकपणापेक्षा दुप्पट कठीण आहे (HV=30). हे घन द्रावण मजबूत करण्याचा परिणाम आहे. शमन केल्यानंतर, ते खोलीच्या तपमानावर ठेवले जाते आणि GP झोन (टप्पा III) सतत तयार झाल्यामुळे मिश्रधातूची कडकपणा सतत वाढत जाते. खोलीच्या तपमानावर या वृद्धत्वाच्या कडक होण्याच्या प्रक्रियेला नैसर्गिक वृद्धत्व म्हणतात.
मी—मूळ अवस्था;
II—घन द्रावण स्थिती;
III—नैसर्गिक वृद्धत्व (GP झोन);
IVa—१५०~२००℃ वर रिग्रेशन उपचार (जीपी झोनमध्ये पुन्हा विरघळलेला);
IVb—कृत्रिम वृद्धत्व (θ”+θ' टप्पा);
V—ओव्हरेजिंग (θ”+θ' टप्पा)
चौथ्या टप्प्यात, मिश्रधातू वृद्धत्वासाठी १५०°C पर्यंत गरम केले जाते आणि नैसर्गिक वृद्धत्वापेक्षा कडक होण्याचा परिणाम अधिक स्पष्ट असतो. यावेळी, पर्जन्य उत्पादन प्रामुख्याने θ” टप्पा असतो, ज्याचा अल-क्यू मिश्रधातूंमध्ये सर्वात जास्त मजबूत करणारा प्रभाव असतो. जर वृद्धत्वाचे तापमान आणखी वाढले तर, पर्जन्याचा टप्पा θ” टप्प्यातून θ' टप्प्यात बदलतो, कडक होण्याचा परिणाम कमकुवत होतो आणि कडकपणा कमी होतो, स्टेज V मध्ये प्रवेश करतो. कृत्रिम गरम करण्याची आवश्यकता असलेल्या कोणत्याही वृद्धत्वाच्या उपचारांना कृत्रिम वृद्धत्व म्हणतात आणि स्टेज IV आणि V या श्रेणीतील आहेत. जर कडकपणा वृद्धत्वानंतर मिश्रधातू पोहोचू शकणाऱ्या कमाल कडकपणा मूल्यापर्यंत पोहोचला (म्हणजेच, स्टेज IVb), तर या वृद्धत्वाला पीक एजिंग म्हणतात. जर पीक हार्डनेस व्हॅल्यू गाठली नाही, तर त्याला अंडर-एजिंग किंवा अपूर्ण कृत्रिम वृद्धत्व म्हणतात. जर पीक व्हॅल्यू ओलांडली गेली आणि कडकपणा कमी झाला, तर त्याला ओव्हर-एजिंग म्हणतात. स्थिरीकरण वृद्धत्व उपचार देखील ओव्हर-एजिंगशी संबंधित आहे. नैसर्गिक वृद्धत्वादरम्यान तयार होणारा GP झोन खूप अस्थिर असतो. जेव्हा ते सुमारे २००°C सारख्या उच्च तापमानाला वेगाने गरम केले जाते आणि थोड्या काळासाठी उबदार ठेवले जाते, तेव्हा GP झोन पुन्हा α घन द्रावणात विरघळतो. जर ते θ” किंवा θ' अवक्षेपणासारख्या इतर संक्रमण टप्प्यांपूर्वी जलद थंड केले (शमन केले) तर मिश्रधातू त्याच्या मूळ शमन स्थितीत परत येऊ शकतो. या घटनेला "प्रतिगमन" म्हणतात, जे आकृतीमध्ये स्टेज IVa मध्ये ठिपकेदार रेषेद्वारे दर्शविलेले कडकपणाचे थेंब आहे. ज्या अॅल्युमिनियम मिश्रधातूला प्रतिगमन केले गेले आहे त्यात अजूनही वृद्धत्वाची कडक होण्याची क्षमता समान आहे.
वयानुसार कडक होणे हा उष्णता-उपचार करण्यायोग्य अॅल्युमिनियम मिश्रधातू विकसित करण्याचा आधार आहे आणि त्यांची वयानुसार कडक होण्याची क्षमता थेट मिश्रधातूची रचना आणि उष्णता उपचार प्रणालीशी संबंधित आहे. अल-सी आणि अल-एमएन बायनरी मिश्रधातूंमध्ये पर्जन्य कडक होण्याचा प्रभाव नसतो कारण समतोल टप्पा वृद्धत्व प्रक्रियेदरम्यान थेट अवक्षेपित होतो आणि ते उष्णता-उपचार करण्यायोग्य नसलेले अॅल्युमिनियम मिश्रधातू आहेत. जरी अल-एमजी मिश्रधातू GP झोन आणि संक्रमण टप्पे β' तयार करू शकतात, तरीही उच्च-मॅग्नेशियम मिश्रधातूंमध्ये त्यांच्याकडे फक्त काही विशिष्ट पर्जन्य कडक होण्याची क्षमता असते. अल-सीयू, अल-सीयू-एमजी, अल-एमजी-सी आणि अल-झेडएन-एमजी-सीयू मिश्रधातूंमध्ये त्यांच्या GP झोन आणि संक्रमण टप्प्यांमध्ये मजबूत पर्जन्य कडक होण्याची क्षमता असते आणि सध्या ते मुख्य मिश्रधातू प्रणाली आहेत ज्या उष्णता-उपचार करण्यायोग्य आणि मजबूत केल्या जाऊ शकतात.
३.२ नैसर्गिक वृद्धत्व
साधारणपणे, उष्णतेच्या उपचाराने मजबूत करता येणाऱ्या अॅल्युमिनियम मिश्रधातूंचा शमन झाल्यानंतर नैसर्गिक वृद्धत्वाचा परिणाम होतो. नैसर्गिक वृद्धत्व मजबूत करणे हे GP झोनमुळे होते. Al-Cu आणि Al-Cu-Mg मिश्रधातूंमध्ये नैसर्गिक वृद्धत्वाचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. Al-Zn-Mg-Cu मिश्रधातूंचे नैसर्गिक वृद्धत्व खूप जास्त काळ टिकते आणि स्थिर टप्प्यावर पोहोचण्यासाठी अनेकदा अनेक महिने लागतात, म्हणून नैसर्गिक वृद्धत्व प्रणाली वापरली जात नाही.
कृत्रिम वृद्धत्वाच्या तुलनेत, नैसर्गिक वृद्धत्वानंतर, मिश्रधातूची उत्पादन शक्ती कमी असते, परंतु प्लॅस्टिसिटी आणि कडकपणा चांगला असतो आणि गंज प्रतिकार जास्त असतो. Al-Zn-Mg-Cu प्रणालीच्या सुपर-हार्ड अॅल्युमिनियमची परिस्थिती थोडी वेगळी असते. कृत्रिम वृद्धत्वानंतरचा गंज प्रतिकार नैसर्गिक वृद्धत्वानंतरच्या तुलनेत अनेकदा चांगला असतो.
३.३ कृत्रिम वृद्धत्व
कृत्रिम वृद्धत्व उपचारानंतर, अॅल्युमिनियम मिश्रधातू बहुतेकदा सर्वाधिक उत्पादन शक्ती (प्रामुख्याने संक्रमण टप्प्यातील बळकटीकरण) आणि चांगली संघटनात्मक स्थिरता मिळवू शकतात. सुपर-हार्ड अॅल्युमिनियम, बनावट अॅल्युमिनियम आणि कास्ट अॅल्युमिनियम प्रामुख्याने कृत्रिमरित्या वृद्ध असतात. वृद्धत्वाचे तापमान आणि वृद्धत्वाचा काळ मिश्रधातूच्या गुणधर्मांवर महत्त्वाचा प्रभाव पाडतो. वृद्धत्वाचे तापमान बहुतेकदा 120~190℃ दरम्यान असते आणि वृद्धत्वाचा काळ 24 तासांपेक्षा जास्त नसतो.
सिंगल-स्टेज आर्टिफिशियल एजिंग व्यतिरिक्त, अॅल्युमिनियम मिश्रधातू श्रेणीबद्ध आर्टिफिशियल एजिंग सिस्टम देखील स्वीकारू शकतात. म्हणजेच, वेगवेगळ्या तापमानात दोनदा किंवा त्याहून अधिक वेळा हीटिंग केले जाते. उदाहरणार्थ, LC4 मिश्रधातू 2~4 तासांसाठी 115~125℃ वर आणि नंतर 3~5 तासांसाठी 160~170℃ वर वृद्ध होऊ शकतो. हळूहळू वृद्धत्वामुळे केवळ वेळ लक्षणीयरीत्या कमी होत नाही तर Al-Zn-Mg आणि Al-Zn-Mg-Cu मिश्रधातूंची सूक्ष्म रचना देखील सुधारते आणि यांत्रिक गुणधर्मांना मूलतः कमी न करता ताण गंज प्रतिकार, थकवा शक्ती आणि फ्रॅक्चर कडकपणा लक्षणीयरीत्या सुधारतो.
पोस्ट वेळ: मार्च-०६-२०२५
