Wat zijn de belangrijkste gloeimethoden voor kneedaluminium?

Gloeien is een warmtebehandelingsproces dat wordt toegepast om een uniforme samenstelling, een stabiele microstructuur of gunstige verwerkingseigenschappen te verkrijgen. Afhankelijk van het doel wordt het gloeien van bewerkt aluminium onderverdeeld in homogenisatiegloeien, herkristallisatiegloeien, tussengloeien en eindgloeien.

Homogenisatie en gloeien

Homogenisatiegloeien wordt voornamelijk toegepast in aluminiumsmelterijen en bij producenten van legeringen. Te snelle afkoeling kan een bluseffect veroorzaken. Om dit te voorkomen, moet het materiaal in de oven afkoelen of na het uitnemen worden gestapeld voor afkoeling aan de lucht.

Herkristallisatiegloeien

Door herkristallisatiegloeien worden kristaldefecten en spanningsverharding als gevolg van plastische vervorming verwijderd, waardoor de ductiliteit en taaiheid worden verbeterd. Herkristallisatie vindt plaats door de vorming en groei van nieuwe korrels.

Tussentijdse gloeibehandeling

Bij koudvervorming kan de vereiste grote vervorming vaak niet in één bewerking worden bereikt. Door tussentijds gloeien wordt de vervormingsverharding opgeheven en de ductiliteit hersteld, zodat de vervorming kan worden voortgezet tot de gewenste afmetingen en vorm.

Eindgloeien

Afhankelijk van de legering en de gebruiksvereisten kan de eindgloeibehandeling bestaan uit een gedeeltelijke gloeibehandeling bij lage temperatuur of een volledige gloeibehandeling bij hoge temperatuur.

Bij volledige gloeibehandeling wordt een door koudvervorming of gedeeltelijk door afkoeling verhardde legering boven haar transformatietemperatuur verwarmd en op die temperatuur gehouden totdat er een eenfasige vaste oplossing ontstaat. Door langzame afkoeling, doorgaans in de oven, kan de vaste oplossing uiteenvallen en kunnen deeltjes van de tweede fase door diffusie samensmelten.

Bij gedeeltelijk gloeien wordt de legering verwarmd tot een geschikte temperatuur onder het kritische transformatiepunt, wordt deze temperatuur aangehouden en wordt de legering vervolgens relatief snel afgekoeld, doorgaans in de lucht. Hierdoor wordt een deel van het verhardingseffect als gevolg van koudvervorming opgeheven, zodat een volgende vormbewerking met beperkte vervorming mogelijk wordt, of wordt de ductiliteit verbeterd terwijl een deel van de versterking door koudvervorming behouden blijft, waardoor een halfharde toestand ontstaat.

Het grootste deel van de vervormingsenergie wordt als warmte afgevoerd, maar een klein deel blijft in het metaal achter als opgeslagen energie in de vorm van roostervervormingen en defecten, zoals puntdefecten, dislocaties, subkorrelgrenzen en stapelfouten. Deze opgeslagen energie, uitgedrukt als de toename in vrije energie na koude vervorming, is de drijvende kracht achter microstructurele veranderingen.

Wanneer plastisch vervormd metaal wordt verwarmd en op temperatuur wordt gehouden, doorloopt de structuur drie fasen. Tijdens het herstel blijven de langgerekte, vezelachtige korrels onder de microscoop vrijwel onveranderd. Tijdens de herkristallisatie ontstaan er nieuwe, kleine korrels binnen de vervormde korrels, die groeien totdat de vezelachtige structuur volledig is vervangen door gelijkasige korrels. Tijdens de korrelgroei vullen de nieuwe korrels elkaar aan totdat ze een relatief stabiele grootte bereiken. Het vasthouden bij een steeds hogere temperatuur leidt tot dezelfde reeks van processen.

Tijdens het herstel neemt de hardheid slechts licht af, terwijl de ductiliteit toeneemt; de sterkte vertoont een vergelijkbare ontwikkeling, aangezien deze doorgaans de hardheid volgt. Tijdens herkristallisatie nemen de hardheid en de sterkte aanzienlijk af en stijgt de ductiliteit sterk. De toename in hardheid en sterkte die door plastische vervorming wordt veroorzaakt, hangt samen met een toegenomen dislocatiedichtheid. De dislocatiedichtheid neemt tijdens het herstel slechts licht af, maar daalt aanzienlijk tijdens de herkristallisatie.