Яка температура відпалу алюмінію для алюмінію 6061?

Більшість інженерів намагаються отримати правильні умови відпалу для алюмінію 6061. Неправильні температури призводять до непостійних механічних властивостей, розтріскування або марнування матеріалу.

Ідеальна температура відпалу для алюмінію 6061 становить близько 775°F (415°C), витримується протягом 2-3 годин, після чого відбувається контрольоване охолодження печі.

Багато хто не усвідомлює, наскільки важливими є час замочування та швидкість охолодження. У цій статті я поясню кожну змінну, щоб допомогти вам уникнути спроб і помилок.

В якому температурному діапазоні досягається повний відпал сплаву 6061?

Більшість виробників мають справу з заплутаними рекомендаціями щодо термічної обробки. У деяких джерелах перераховані широкі температурні діапазони або не вказана конкретна тривалість обробки.

Щоб повністю відпалити алюміній 6061, нагрійте його приблизно до 775°F (415°C). Ця температура дозволяє рекристалізацію без наближення до точки плавлення.

Рекристалізація починається, коли температура піднімається вище 500°F (260°C), але для повного відпалу потрібна вища і стабільна температура. Мета полягає в тому, щоб зняти внутрішню напругу і відновити мікроструктуру металу. При 775°F матеріал стає достатньо м'яким для глибокого формування або подальшої механічної обробки.

Розуміння умов повного відпалу

6061 - це алюмінієвий сплав, що гартується під впливом атмосферних опадів, тобто його твердість залежить від історії термічної обробки. Повний відпал видаляє всі попередні ефекти загартування. Це створює м'яку, пластичну основу - так званий стан "О".

Нижче наведено розбивку температурних діапазонів відпалу та очікуваних результатів:

Будь-яка температура понад 800°F може призвести до огрубіння зерна, деформації та пошкодження механічного профілю. Тому дуже важливо уникати перегріву під час відпалу.

Як відпал впливає на твердість і мікроструктуру сталі 6061?

Ви можете подумати, що відпал просто робить алюміній м'якшим. Але він робить набагато більше. Він змінює саму структуру металу.

Відпал значно зменшує твердість і замінює деформовані зерна на дрібні, рівноосьові, що робить сплав більш пластичним і придатним до обробки.

Під час формування або екструзії 6061 утворює подовжені зерна та високу щільність дислокацій. Ця внутрішня напруга схожа на невидимі пошкодження. Відпал лікує його. Атоми реорганізуються в нову, вільну від напруги структуру.

Зміни в мікроструктурі

З підвищенням температури відбуваються наступні зміни:

1. Фаза відновлення (250-350°C): Щільність дислокацій зменшується. Відбувається незначне розм'якшення.
2. Рекристалізація (350-415°C): Зароджуються нові зерна. Метал стає набагато м'якшим.
3. Зростання зерна (>415°C): Якщо тримати занадто довго, зерна стають великими, що знижує в'язкість.

Ось зведена таблиця змін під час відпалу:

Ці зміни корисні перед глибоким штампуванням або обробкою з ЧПУ. Але якщо ви плануєте повторну термічну обробку сплаву (наприклад, до Т6), уникайте надмірного зростання зерна під час відпалу.

Який оптимальний час витримки при температурі відпалу?

Багато магазинів використовують метод проб і помилок для визначення часу замочування. Але непослідовні результати призводять до низької якості продукції та марної трати енергії.

Для повного відпалу алюмінію 6061 витримайте сплав при 775°F (415°C) протягом 2-3 годин, щоб забезпечити повну рекристалізацію.

Час витримки - це час перебування металу при заданій температурі, а не час роботи печі. Він починається, коли серцевина металу досягає 775°F. Більшим секціям потрібно більше часу для внутрішнього вирівнювання.

Час проти товщини

Як правило, час витримки збільшується зі збільшенням товщини металу:

Цей повільний процес нагрівання також допомагає запобігти деформації або розтріскуванню під час відпалу. Тонкі листи можуть швидко досягти заданої температури, але заготовки або прутки потребують більше терпіння.

Коротший час (1 година або менше) може лише ініціювати відновлення, а не повний відпал. Це корисно лише для зняття стресу, а не для повного відновлення властивостей.

Якщо використання енергії викликає занепокоєння, розгляньте можливість пакетної обробки для підвищення ефективності. Але завжди перевіряйте час замочування залежно від розміру та однорідності деталей.

Який метод охолодження слідує за відпалом 6061?

Є спокуса витягнути деталь з печі і дати їй охолонути на повітрі. Але це може звести нанівець переваги відпалу.

Після відпалу алюміній 6061 повинен повільно охолоджуватися в печі - приблизно на 50°F (10°C) за годину до 500°F (260°C), а потім охолоджуватися на повітрі.

Таке повільне охолодження дозволяє новим зернам стабілізуватися без утворення внутрішнього напруження. Якщо охолоджувати занадто швидко, метал може деформуватися, тріснути або розвинути неоднорідні властивості.

Стратегія охолодження

Ось рекомендований процес охолодження після анулювання:

1. Витримати при 775°F (2-3 год): Повне відпалювання.
2. Охолодити до 500°F: При 50°F/год (близько 10°C/год).
3. Повітря, охолоджене до кімнатної температури: При температурі нижче 500 градусів.

Уникайте примусового охолодження на повітрі або гартування водою після відпалу, якщо ви не збираєтеся проводити обробку розчином. Швидке охолодження порушує щойно сформовану структуру зерна.

Підсумкова таблиця охолодження

У моїй практиці пропуск контрольованого охолодження призводив до браку деталей. Твердість змінювалася від партії до партії. Як тільки ми почали охолоджувати піч належним чином, якість продукції стабілізувалася.

Висновок

Щоб правильно відпалити алюміній 6061, нагрійте його до 775°F (415°C), витримайте 2-3 години і повільно охолодіть у печі перед охолодженням на повітрі. Це забезпечить м'який, пластичний матеріал, готовий до формування або механічної обробки.