2.12.3.1. Діаграма стану стопів а1—Си

Кількість міді в промислових стопах алюмінію звичайно не перевищує 10 %. З огляду на це є сенс розглядати не повну діаграму системи АІ—Cu, а лише ліву її частину, яка обмежується кількістю міді, що відповідає інтерметалевій фазі СиА1₂. Тоді СиАІ₂ можна трактувати як окремий компонент, а діаграму АІ—СиА1₂ — як двокомпонентну систему.

Фази системи: рідкий розчин Р, а— твердий розчин Cu в АІ, хімічна сполука СиА1₂ (інтерметалева фаза).

Кристалізація з рідкого розчину Ρ починається на лінії ліквідує ABC (рис.2.12.2) і закінчується на лінії солідус ADBEC. На ділянці лінії ліквідує АВ утворюються кристали Op а на ділянці ВС — кристали СиАІ_2|. Кристалізація фази а, закінчується на ділянці AD і фази СиА1_2І—на ділянці СЕ лінії солідус. Утворена хімічна сполука СиА1₂ не відповідає стехіометричному (54,1 % Cu) складу. Насправді кількість міді в сполуці дещо менша від розрахункової і обумовлена дефектністю будови кристалічної ґратки. Для прикладу, в межах температур, що відповідають лінії EC, кількість міді в сполуці коливається від 52,5 до 53,5 %.

На лінії DBE при температурі 548°С відбувається евтектичне перетворення

за реакцією: ,-sdR°r

Рв '"^SCXo + CuAhg. (2.12.1)

DG є лінією граничної розчинності міді в алюмінії: в точці D гранична розчинність ^міді максимальна і становить 5,7 %, а при кімнатній температурі — 0,05 %.

Очевидно, що під час охолодження твердого розчину, починаючи від евтектичної температури, із нього виділяється мідь у вигляді вторинних кристалів CuAJ а розчинність міді в алюмінії зменшується більше, ніж у 100 разів.

2.12.3.2. Види термічної обробки стопів алюмінію

У виробничій практиці та в наукових лабораторіях широко використову­ють такі види термічної обробки стопів алюмінію як відпалювання, гартування і старіння.

2.12.3.2.1. Відпалювання

Відпалюють вироби, в яких під час попередньої обробки сформувалась нерівно-важна структура, що знижує пластичність матеріалу. В процесі відпалювання нерівноважна структура переходить у більш рівноважну. Розрізняють гомогені-заційне, рекристалізаційне і знеміцнювальне відпалювання.

Гомогенізаційним відпалюванням називається нагрівання стопу алюмінію до температури дещо вищої від температури граничної розчинності (Оіінія DG на рис. 2.12.3) інтерметалевої фази в α-твердому розчині, але нижчої від темпе­ратури лінії солідус, тривалу витримку при цій температурі та подальше повільне охолодження.

Температура нагріву стопів системи А1—Си визначається точкою перетину t лінії складу К_{ зі штриховою лінією abc, розташованою вище від лінії граничної розчинності, але нижче від лінії евтектичного перетворення.

Витримка при температурі гомогенізації/_; сприяє повному та рівномірному розчиненню вторинних кристалів у α-фазі, оскільки висока температура значно активізує дифузійні процеси. Під час повільного охолодження з твердого а-розчину виділяються вторинні кристали порівняно великих розмірів, що рівномірно розподіляються в матриці.

Гомогенізаційне відпалювання зменшує хімічну та структурну неоднорід­ність литих виробів і підвищує їх пластичність.

Рекристалізаційне відпалювання — нагрівання деформованих виробів до температури на 50... 150 °С вищої від температури первинної рекристалізації, витримка при цій температурі та подаіьше охолодження.

При температурі нагрівання у зміцненій структурі зароджуються і ростуть нові недеформовані кристали. Для стопів, що не зміцнюються термообробкою, швидкість охолодження не має істотного значення.

Рекристалізаційне відпалювання часто застосовують між операціями хо­лодної обробки тиском з метою підвищення пластичності зміцненого металу. Іноді це відпалювання є кінцевою термообробкою для напівфабрикатів, які повинні мати порівняно невисоку міцність, але високу пластичність.

Знеміцнювальне відпалювання охоплює нагрівання зміцненого попередньою термообробкою стопу до температур 350...450 °С, витримку при цих темпе­ратурах та повільне охолодження. Його застосовують, якщо стоп попередньо був зміцнений гартуванням і старінням. У процесі відпалювання розпадається зміцнена структура і утворюється структура, близька до рівноважної.