Изменение физико-механических свойств алюминия под действием температуры
Повышение температуры вызывает увеличение электрического сопротивления; для высокочистого алюминия температурный коэффициент электрического сопротивления равен 0,00429 1/град. Изменение величины электрического сопротивления алюминия в функции температуры носит прямолинейный характер.
При понижении температуры ниже 20° С величина электрического сопротивления резко уменьшается. Для алюминиевой проволоки (из алюминия марки АЕ). удельное электрическое сопротивление при —60° С снижается на 20%, т.е. равно 0,25-0,0282 ом мм2/м.
С повышением температуры до 0,4Т (Т — абсолютная температура) у металлов начинается рекристаллизация (процесс образования и роста новых кристаллов).
Температура начала рекристаллизации зависит от степени деформации, чистоты металла и длительности нагрева; чем больше примесей в металле и короче время нагрева, там выше температура рекристаллизации.
При достижении температуры рекристаллизации деформированный металл вследствие образования новых кристаллов полностью теряет свою механическую прочность и восстанавливает пластичность. Для алюминия температура рекристаллизации находится около 120° С. Эта температура относится к сильнодеформированному чистому алюминию. Однако при длительных нагревах рекристаллизация алюминия может наступить и при более низких температурах.
На рис. 2-4 показано изменение механических свойств алюминиевой проволоки из алюминия марки А5 0 5 мм в функции температуры. Проволока испытывалась в холодно-деформированном состоянии.
Изменение механических характеристик алюминиевых шин сечением 40X4 из алюминия марки А 2 в зависимости от температуры (до 350° С) представлено на рис. 2-5. Снижение предела прочности у них отмечается, начиная с температуры 50С, при этом относительное удлинение почти не изменяется.
При сбалчивании алюминиевых шин между со бой в месте соединения при определенном давлении и температуре может наступать ослабление
контакта, последнее обстоятельство может вывести из строя электрическую аппаратуру. На рис. 2-6 представлены кривые сжатия шинного алюминия. Эти кривые показывают предел нагрева, выше которого шина из алюминия начинает подвергаться пластической деформации, что и вызывает нарушение контакта. Таким пределом надо считать температуру 200° С , так как при ней пластическая деформация алюминия начинается при давлениях около 200 кгс/см2, т. е. при удельных давлениях, соответствующих обычно принятым для алюминиевого контакта.
Рассматривая влияние повышенных температур на изменение свойств проводникового алюминия, следует принимать во внимание токовые нагревы, так как при эксплуатации наблюдается потеря прочности алюминиевых проводов, шин и других изделий, вызванная токовыми нагревами.
Проведение испытаний при высоких токовых нагрузках приводит к полному разупрочнению проводов из алюминия со значительной степенью холодной деформации, причем это разупрочнение наступает очень быстро. Проволока из алюминия (марки А5) 99%-ной холодной деформации полностью разупрочнилась в течение всего лишь 0,6 сек при температуре 440° С. Потеря прочности (начало рекристаллизации) у сильно деформированной алюминиевой проволоки при очень кратковременных (0,1, 0,3, 1,0 и 10 сек) действиях тока короткого замыкания лежит в интервале температур 160—180° С. При выдержке в течение 1000 ч при температуре 80° С у алюминиевой проволоки значительно снизились прочностные свойства: предел прочности понизился с 20 до 15 кгс/мм 2 .
С понижением температуры у всех металлов, в частности у алюминия, прочность на разрыв возрастает, удлинение снижается.
При охлаждении от +20 до —60° С у алюминиевой проволоки (03 мм) предел прочности возрос на 10,5%, при этом относительное удлинение снизилось на 13% первоначального значения. После продолжительной (50 суток) выдержки алюминиевой проволоки при температуре —60° С не наблюдалось изменения предела прочности, измеренного при комнатной температуре.
Источник
Перегрев алюминия, возможно ли?
ASmith 
У меня есть алюминиевая рама
Хочу вот отдать её на порошковую покраску. Температура в печи от 180 до 210 градусов по цельсию (в зависимости от состава краски и времени запекания)
В интернете, я смог узнать, что температару плавления аллюминия составляет более 600 градусов цельсия, но ведь есть такое понятие как перегрев металла, когда при его нагреве, до опредленного уровня, метал теряет свои своства и становиться слабым, хрупким и т.п.
Так вот собственно вопрос, есть ли риск потерять прочность метала?
тепература искуственного старения около 170 градусов.
так же интересуюсь данным вопросом! спасибо за тему
в теории такое есть
но на практике всё отлично.
Не думаю что что то будет с твоей железкой,многие красят порошком и все отлично
Продолжая лазить по инету, наткнулся на такую вот табличку
и вот еещ вопрос, почему, такая большая разница в некоторых показателях? хотя разницы в составе я не вижу. В чем же дело?
200 градусов не на что не влияют(разветчо при этих темпкратурах( чуть меньше (150+-) делают искуственное старение, до рекристализации дело не доходит (для рекрестализации нужно 280-300град.))
Есле б вопрос стоял о термо обработки для повышения твердости/прочности, тут да, тонкости есть для каждого сплава, или после сварки необходимо проводить ТО.
Такчо крась и непарся.
дело в «Т6» — температурная обраотка.
Всем большое спасибо и те кто отписались и те кто в личку написал, всем плюсанул
Ближе к весне отдам на покраску, обязательно расскажу что да как
температура рекристализации люминя 500-550 градусов, это температура отжига алю рам после сварки.
тепература искуственного старения около 170 градусов
короче говоря от этой печи раме может быть только лучше но не хуже.
она наченается с 280г и до 500+- есль точней, при 500 заклка и тп, короч упрочняется)
До 200-220 градусов ничего не будет. Если выше 300 то тогда — да. Кстати когда то был один человек на форуме которому так запороли раму. Но он красил у каких-то кустарщиков. При нормальной технологии перегрев исключен. Просто крась у проверенных людей — тут пару человек есть, кто этим уже давно занимается.
прочнее чем есть он не станет) суть в том что на грани плавления шва и основного метала разные кристалические решотки в метале, поэтому там может треснуть (ядра атомов на разном растоянии поэтому кулонивська взаемодия может некоторые ядра отталкивать, а некоторые слишком слабо притягивать, неравномерное распределение электронной пары итд) а искуственное старение при 170″С это химический процесс между легирующими металами и самим алюминием
ASmith, чего ты волнуешся-то? Морозов себе раму покрасил и норм — все целое ничего не трещит.
я имел введу алю который не подвергался есчо ТО)
та зачем, у нас в Харькове полно различных фирм, которые этим занимаются, есть из чего выбрать. Пока что, мой выбор остановился на Ссылка по разговору, очень адекватные и отвественные люди и цена приемлимая в которую входит все возможные до и после обработки (т.е. всё продуманно)
ну, у него же GT Rucus UF, а это cro-mo, а хромолье вообще пофигу даже если сваркой перегривать ему ничего не будет, а у меня алю. Да и лучше лишний раз узнать, перестраховаться, чем потом локти кусать =)
ASmith,как раз то и нет
Если сталюку силно нагреть и оставить остывать,то она станет более гибкой,мягкой.Но это касательно оч высоких температур.Отпущение метала тогда происходит.
это же какая температура должна быть? =)
ну при обычной варке трещен, хромоль не сильно страдает и даже после повторой варки, не редко люди катают год и больше без проблем
да? сори тогда, я чето думал что люминька
Действительно ничего не может быть..для того чтобы метал ослабился и потерял свои свойства надо критическую температуру приближенную к 350-400 градусов цельсия так что не ссы в трусы) и крась). твоей раме прибавится +100 прочности и уйдут все злые духи )
ASmith, работаю с печкой в которой выпекаю булки при температуре 240градусов, алюминий теряет свою прочность только после большого количества циклов
— тоесть у нас есть алю латки для выпечки багетов у них профильные боковые рамки для жесткости,
— и вот новые латки которые в ходу только с нового года, а это не более 20 циклов по пол часа в печи при 240градусах и остывании,
— так вот у них прочность покачто неуменьшилась профиль очень жесткий и прочный. (сравнивали со старыми аж на смех пробрало :).
— сравнивая со старыми латками которым уже за 3года и они каждый день запускаются по 2 раза,
— алю профиля превратились в пластелин, можно легко согнуть латок неприлагая больших усилий
ASmith,при сваривании метал полностью стекается,заливая трещену.А при остывании от розгарячённого красного до полностью остввшего-отпускается.
А вобще,не бойся красить раму.Я себе не только раму порошком красил,а и многое другое.
Огромный плюс порошковой покраски,это качество и цена.У нас в городе она довольно приемлимая.
Источник
Термообработка алюминиевых сплавов
Термическая обработка алюминиевых сплавов предназначена для корректировки характеристик материала с помощью воздействия высоких температур. Различными способами обработки можно добиться широкого разнообразия структуры и свойств.
Сплавы, которые содержат примеси в размере 15-18%, имеют вид твердого раствора. В качестве дополнительных компонентов применяются медь, магний, цинк, кремний и другие вещества, различное сочетание которых и их процентное соотношение прямо пропорционально влияют на свойства материала.
В обычном состоянии алюминиевые сплавы не отличаются высокой прочностью, при этом довольно пластичны. Наиболее неустойчивые сплавы включают в состав большое количество легирующих компонентов, которые влияют на равновесную структуру.
Для упрочнения алюминиевых сплавов применяется методы термообработки. Путем равномерного нагрева, который регламентируется техническими условиями, получают соответствующую структуру, необходимую для начальной стадии распада твердого раствора.
С помощью термообработки можно получить множество типов структуры материала, которые соответствуют требованиям производства. Термическая обработка позволяет создать структуру, не имеющую аналогов.
На сегодняшний день разработано множество методов термообработки алюминиевых изделий, среди которых наибольшую популярность обрели три: отжиг, закалка, старение.
Особенности термообработки алюминиевых сплавов
Алюминий и его сплавы требуют особого подхода к термообработке для достижения определенной прочности и структуры материала. Очень часто применяют несколько методов термообработки. Обычно, после закалки следует старение. Но некоторые типы материалов могут подвергаться старению без закалки.
Такая возможность появляется после отливки, когда компоненты, при повышенной скорости охлаждения, могут придать металлу необходимую структуру и прочность. Это происходит во время литья при температуре около 180 градусов. При такой температуре повышается уровень прочности и твердости, а также снижается степень тягучести.
Каждый из методов термообработки имеет некоторые особенности, которые стоит учитывать при обработке алюминиевых изделий.
Отжиг необходим для придания однородной структуры алюминиевому сплаву. С помощью этого метода состав становиться более однородным, активизируется процесс диффузии и выравнивается размер базовых частиц. Также можно добиться снижения напряжения кристаллической решетки. Температура обработки подбирается индивидуально, исходя из особенностей сплава, необходимых конечных характеристик и структуры материала.
Состав и свойства алюминиевых сплавов, упрочняемых термической обработкой
Важным этапом отжига является охлаждение, которые можно проводить несколькими способами. Обычно проводят охлаждения в печи или на открытом воздухе. Также применяется поэтапное комбинированное охлаждение, сначала в печи, а потом на воздухе.
От скорости снижения температуры напрямую зависят характеристики готового материала. Быстрое охлаждение способствует образованию перенасыщенности твердого раствора, а медленное – значительного уровня распада твердого раствора.
Закалка требуется для упрочнения материала путем перенасыщения твердого раствора. Этот метод основан на нагреве изделий температурам и быстром охлаждении. Это способствует полноценному растворению составных элементов в алюминии. Используется для обработки деформируемых алюминиевых сплавов.
Для использования этого способа нужно правильно рассчитать температуру обработки. Чем выше степень, тем меньше времени требуется на закалку. При этом стоит подобрать температуру так, чтобы она превышала значение, необходимое для растворимости компонентов, но была меньше границы расплава металла.
Методом старения достигается увеличение прочности алюминиевого сплава. Причем необязательно подвергать изделия искусственному старению, так как возможен процесс естественного старения.
В зависимости от типа старения изменяется скорость структурных изменений. Поэтому искусственное старение более предпочтительно, так как оно позволяет повысить производительность работ. Подбор температуры и времени обработки зависит от свойств материала и характеристик легирующих компонентов.
Правильное сочетание уровня нагрева и времени выдержки позволяет повысить прочность и пластичность. Такой процесс называется стабилизацией.
Методы отжига алюминиевых листов
Отжиг алюминиевых сплавов не является обязательным к применению. Но в некоторых случаях без этого способа термообработки невозможно достичь желаемых характеристик материала.
Причиной применения отжига может стать особое состояние сплава, которое может выражаться в понижении пластичности материала.
Применение отжига рекомендуется при наблюдении трех типов состояний:
- Свойственное литым изделиям неравновесное состояние связано с разницей температурных режимов. Скорость охлаждения литых изделий значительно превышает рекомендуемую, при которой достигается эффект равновесной кристаллизации.
- Пластическая деформация. Такое состояние может быть вызвано технологическими требованиями к характеристикам и форме готового изделия.
- Неоднородная структура материала, вызванная иными методами термообработки, в том числе закалкой и старением. В таком случае происходит выделение одного из легирующих компонентов в интерметаллидную фазу, сопровождающуюся перенасыщением компонентов.
Вышеуказанные проблемы могут устранятся методом отжига. Нормализация структуры и состояния алюминиевого сплава сопровождается повышением пластичности. В зависимости от типа неравновесного состояния подбираются различные методы отжига.
На сегодняшний день выделяют три режима отжига:
- Гомогенизация. Предназначен для обработки литых слитков. В процессе термической обработки слитков при высоких температурах достигается равномерная структура. Это позволяет упростить процесс проката с уменьшением количества производственных расходов. В некоторых случаях может применяться для повышения качества деформированных изделий. Температура отжига соблюдается в пределах 500 градусов с последующей выдержкой. Охлаждение можно проводить несколькими способами.
- Рекристаллизация. Применяется для восстановления деформированных деталей. При этом требуется предварительная обработка прессом. Температура отжига варьируется в диапазоне от 350 до 500 градусов. Время выдержки не превышает 2-х часов. Скорость и способ охлаждения не имеет особых рамок.
- Гетерогенизация. Дополнительная отжиг после других методов термообработки. Этот метод необходим для разупрочнения алюминиевых сплавов. Данный метод обработки позволяет понизить степень прочность с одновременным повышением уровня пластичности. Отжиг производится примерно при 400 градусах Цельсия. Выдержка обычно составляет 1-2 часа. Этот тип отжига значительно улучшает эксплуатационные характеристики металла и повышают степень сопротивления коррозии.
Закалка алюминиевых отливов
Закалка подходит не для всех типов алюминиевых сплавов. Для успешного структурного изменения, сплав должен содержать такие компоненты как медь, магний, цинк, кремний или литий. Именно эти вещества способны полноценно растворится в составе алюминия, создав структуру, имеющую отличные от алюминия свойства.
Данный тип термообработки проводиться при интенсивном нагреве, позволяющем составным элементам раствориться в сплаве, с дальнейшим интенсивным охлаждением до обычного состояния.
Термические превращения в сплавах 6060, 6063, АД31
При выборе температурного режима следует ориентироваться на количество меди. Также, нужно учитывать свойства литых изделий.
В промышленных условиях температура нагрева под закалку колеблется в диапазоне от 450 до 560 градусов. Выдержка изделий при такой температуре обеспечивает расплавление компонентов в составе. Время выдержи зависит от типа изделия, для деформированных обычно не превышает более часа, а для литых – от нескольких часов до двух суток.
Скорость охлаждения при закалке необходимо подбирать так, чтобы состав алюминиевого сплава не подвергался распаду. На промышленном производстве охлаждение проводят с помощью воды. Однако такой способ не всегда оптимально подходит, так как при охлаждении толстых изделий происходит неравномерное снижение температуры в центре и по краям изделия. Поэтому для крупногабаритных и сложных изделий применяются другие методы охлаждения, которые подбираются индивидуально.
Старение алюминиевых сплавов
Старение проводится для улучшения прочностных характеристик изделия. Этот вид термической обработки заключается в выдержке в условиях обычного температурного режима.
Повышение прочности достигается путем распада твердого раствора, что необходимо после закалки, так как закалка приводит к пресыщенности металла.
Существует два способа старения алюминиевых сплавов: естественное и искусственное.
Естественное старение происходит без предварительного нагрева при обычных температурах. Это может происходить в условиях обычного склада или промышленного помещения, где температура воздуха не превышает 30 градусов.
Естественное старение возможно из-за особого свойства алюминия, которое называется «свежезакаленное состояние». Свойства изделий значительно отличаются сразу после закалки и после некоторого времени пребывания на складе.
Искусственное старение проводится путем нагрева изделий до температуры 200 градусов. Это активирует процесс диффузии, что способствует улучшенному растворению составных элементов. Выдержка составляет от нескольких часов до нескольких суток.
Следует отметить, что искусственно состаренные сплавы можно вернуть к изначальному состоянию. Для этого нужно нагреть изделие до 250 градусов с выдержкой до одной минуты. Выдержка должна проводится в селитряной ванне в строго определенное время, с точностью до нескольких секунд.
Причем подобный возврат можно выполнять несколько раз, без потери прочности материала, но с небольшим изменением свойств. Возврат состаренного металла обычно проводят с целью восстановления пластичности, необходимой для изменения формы изделия.
Любой из типов термообработки широко используется в промышленности. Благодаря чему у производителей есть возможность получения материалов, полностью соответствующих требованиям производства. Причем такая обработка сплавов позволяет значительно улучшить свойства алюминия и получить материал, не имеющий аналогов.
Главное условие при термообработке – соблюдение требований и рекомендаций к температурному режиму обработки и времени выдержки. Малейшие отклонения могут привести к необратимым изменениям свойств материала.
Источник