Старение алюминиевого сплава

Когда говорят про старение алюминиевого сплава, многие сразу думают про стандартные режимы Т1-Т6, но на практике всё сложнее — тут и перестарение бывает, и ложное старение, и зависимость от партии материала. Вот о таких нюансах и хочется поговорить, опираясь на наш опыт в ООО ?Сучжоу Ляньсинь Новые материалы и технологии?.

Что на самом деле значит старение

В теории старение — это просто выдержка при определённой температуре для выделения упрочняющих фаз. Но когда работаешь, например, с алюминиевым сплавом 6061, видишь, что даже небольшие отклонения в 5-10°C меняют твёрдость на 10-15 HB. И это не просто цифры — на готовых профилях это может вылиться в трещины при гибке.

Однажды мы получили партию заготовок, где старение провели при 185°C вместо 175°C. Казалось бы, мелочь — но после механической обработки пошли микротрещины по границам зёрен. Пришлось разбираться: оказалось, перегрев вызвал коагуляцию частиц Mg?Si, и вместо дисперсного упрочнения получили хрупкие зоны.

Кстати, именно такие случаи заставили нас в Ляньсинь детальнее изучать кинетику распада пересыщенного твёрдого раствора — теперь перед запуском в серию всегда делаем пробные отжиги с замером электропроводности.

Проблемы с гомогенизацией

Многие упускают, что старение начинается не с печи, а с литья. Если в слитке есть дендритная ликвация — всё, режимы старения будут работать неравномерно. Мы как-то пытались спасти партию сплава 7075 с сегрегацией цинка — увеличили время гомогенизации до 12 часов, но это лишь частично помогло.

Особенно критично с толстостенными профилями — пока середина добирает твёрдость, поверхность уже перестаревает. Для таких случаев мы иногда используем ступенчатое старение: сначала низкотемпературное для зародышеобразования, потом высокотемпературное для роста частиц.

Кстати, наш сайт https://www.lianxin-metal.ru как раз описывает, как мы комбинируем термообработку с последующей механической — например, для алюминиевых сплавов в подшипниковых узлах.

Влияние примесей

Железо и кремний — вот невидимые враги стабильного старения. В сплаве 2024 всего 0.3% Fe уже могут давать грубые интерметаллиды AlCuFe, которые работают как концентраторы напряжений. Мы разбирали поломку кронштейна из такого сплава — трещина пошла именно от скопления таких частиц.

Теперь строже контролируем химический состав на входе, особенно для ответственных деталей. И да, это удорожает процесс, но дешевле, чем брак на сборке.

Практические находки

Со временем выработали эмпирическое правило: если после старения при 180°C электропроводность ниже 45% IACS — значит, недогрели или недодержали. Для точных деталей типа авиационных креплений дополнительно проверяем ударную вязкость — она чутко реагирует на степень старения.

Интересный случай был с радиаторными пластинами — заказчик жаловался на 'плывущие' размеры после пайки. Оказалось, остаточные напряжения после старения взаимодействовали с термическими нагрузками. Пришлось разрабатывать режим с контролируемым охлаждением.

Кстати, это перекликается с нашей работой по медным сплавам — там тоже важна стабильность свойств после термообработки. На https://www.lianxin-metal.ru есть примеры, как мы подбирали режимы для биметаллических переходников.

Оборудование и его причуды

Печи старения — отдельная тема. Разница температур между верхом и низом камеры в 7-8°C — обычное дело для старых моделей. Мы в цеху маркируем тележки: 'верх', 'низ', и ведём отдельные журналы для каждой зоны. Кажется, мелочь, но именно это снизило разброс твёрдости в партиях на 12%.

Вакуумные печи дают более стабильный результат, но их производительность ниже. Для серийных деталей типа поршневых штоков используем конвейерные установки — там своя специфика с скоростью подачи газа.

Заметил, что после замены нагревателей в старой печи пришлось заново калибровать все режимы — новые ТЭНы давали другой характер конвекции.

Связь с другими процессами

Старение редко идёт изолированно. Например, после сварки аргоном некоторые зоны шва могут стареть иначе из-за перераспределения легирующих. Для конструкций с сварными швами мы иногда применяем локальный индукционный нагрев вместо печного старения.

Или обработка резанием — если снимать большой припуск после старения, можно вызвать остаточные напряжения, которые проявятся позже. Поэтому для прецизионных деталей стараемся делать чистовую механическую обработку до старения, а потом только полировку.

Этот подход мы перенесли и на титановые сплавы — хотя там другие механизмы упрочнения, но логика контроля деформаций похожа.

Что в итоге

Главное — старение алюминиевого сплава не регламент, а процесс, требующий постоянного контроля и адаптации. То, что работало на одной партии материала, может не сработать на другой из-за различий в структуре литья.

Мы в ООО ?Сучжоу Ляньсинь? продолжаем экспериментировать с комбинированными режимами, особенно для ответственных применений. Как показывает практика, иногда стоит отойти от стандартных Т6 и разработать свой цикл — пусть дольше, но надёжнее.

Да, и ещё: никогда не доверяйте паспортам на материал слепо — всегда делайте пробные образцы. Как-то раз это спасло нас от крупного брака, когда в сертификате была ошибка в содержании магния.