Alüminyum Alaşımlarında Hangi Isıl İşlemler Kullanılır?

Alüminyum Alaşımlarının Isıl İşlemleri

Tavlama

Tavlama işlemi, döküm gerilimini ve işleme sonucu oluşan iç gerilimi giderir, parçanın şeklini ve boyutlarını sabitler ve Al-Si alaşımlarındaki bazı silikon kristallerini sferoidleştirerek sünekliği artırır. Alüminyum alaşımlı dökümler 280 ila 300 °C'ye ısıtılır, 2 ila 3 saat bu sıcaklıkta tutulur ve fırında oda sıcaklığına kadar soğutulur. Katı çözelti yavaşça ayrışır ve çökelmiş ikinci faz parçacıkları birleşerek iç gerilimi giderir, boyutları sabitler, sünekliği artırır ve deformasyon ile çarpılmayı azaltır.

Söndürme

Söndürme işlemi, bir alüminyum alaşımlı döküm parçasını genellikle ötektik erime noktasına yakın ve çoğunlukla 500 °C’nin üzerinde bir yüksek sıcaklığa ısıtır ve çözünür fazların tamamen çözünmesi için bu sıcaklıkta 2 saatten fazla süreyle tutulur. Ardından döküm parçası, 60 ila 100 °C arasındaki suda hızla söndürülür. Hızlı soğutma, oda sıcaklığında çözelti içinde maksimum miktarda mukavemet verici bileşenlerin korunmasını sağlar. Bu işleme, çözelti ısıl işlemi veya soğuk işlem adı da verilir.

Yaşlanma

Düşük sıcaklıkta temperleme olarak da adlandırılan yaşlandırma işlemi, suyla ani soğutulmuş bir alüminyum alaşımlı dökümün belirli bir sıcaklığa ısıtılması, bu sıcaklıkta tutulması ve ardından hava ile oda sıcaklığına soğutulmasını içerir. Bu işlem, aşırı doymuş katı çözeltinin ayrışmasını sağlar ve alaşım matrisini stabilize eder. Sıcaklık ve süre arttıkça, atomlar önce aşırı doymuş katı çözelti kafesinde yeniden düzenlenerek çözünen madde açısından zengin G-P I bölgeleri oluşturur. G-P I bölgeleri ortadan kalkar, ikinci fazın atomları tanımlanmış bir düzene göre ayrışır ve G-P II bölgeleri oluşur. Sonraki aşamalar arasında, yarı kararlı ikinci fazın oluşumu, az miktarda yarı kararlı faz ile birçok G-P II bölgesinin bir arada bulunması, yarı kararlı fazın kararlı faza dönüşümü ve ikinci faz parçacıklarının birleşmesi yer alır. Yaşlandırma, doğal ve yapay yaşlandırma olarak ikiye ayrılır. Doğal yaşlanma oda sıcaklığında gerçekleşir; yapay yaşlanma ise kısmi yapay yaşlanma, tam yapay yaşlanma ve aşırı yaşlanmayı içerir.

Kısmi Yapay Yaşlandırma

Döküm, 150 ila 170 °C’ye ısıtılır ve bu sıcaklıkta 3 ila 5 saat boyunca tutulur. Bu işlem, iyi bir çekme mukavemeti, süneklik ve tokluk sağlar, ancak korozyon direnci nispeten düşüktür.

Tam Yapay Yaşlandırma

Döküm, 175 ila 185 °C’ye ısıtılır ve 5 ila 24 saat boyunca bu sıcaklıkta tutulur. Bu işlem, yeterli çekme mukavemeti ve en yüksek sertliği sağlarken, uzama oranını düşürür.

Aşırı yaşlandırma

Döküm, 190 ila 230 °C’ye ısıtılır ve bu sıcaklıkta 4 ila 9 saat boyunca tutulur. Mukavemet azalırken süneklik artar; bu sayede gerilime ve korozyona karşı direnç artar. Bu işleme stabilizasyon tavlaması da denir.

Döngüsel Tedavi

Döküm, −50, −70 veya −195 °C gibi sıfırın altındaki bir sıcaklığa soğutulur ve bu sıcaklıkta tutulur, ardından 350 °C’nin altına ısıtılır. Katı çözelti kafesinin tekrarlanan büzülmesi ve genleşmesi, her fazda küçük tane yer değiştirmelerine neden olarak atomik ayrışma bölgelerini ve intermetalik parçacıkları daha kararlı bir duruma getirir. Bu, boyutsal ve hacimsel kararlılığı artırır. Döngüsel işlem, bazı kontrol cihazı bileşenleri de dahil olmak üzere yüksek hassasiyetli, boyutsal olarak kararlı parçalar için kullanılır, ancak genellikle genel dökümlerde uygulanmaz.

Temel Alüminyum Alaşımı Sertlik Tanımları

ISO 2107:2023, Alüminyum ve alüminyum alaşımları – İşlenmiş ürünler – Sertlik göstergeleri, temel temper tanımlarını tek bir büyük harf kullanarak belirtir.