Dövme alüminyum için başlıca tavlama yöntemleri nelerdir?

Tavlama, homojen bir bileşim, kararlı bir mikroyapı veya uygun işleme özellikleri elde etmek için kullanılan bir ısıl işlemdir. Amaçlara bağlı olarak, işlenmiş alüminyum tavlaması homojenleştirme, yeniden kristalleştirme, ara tavlama ve son tavlama olarak sınıflandırılır.

Homojenleştirme Tavlama

Homojenleştirme tavlaması, esas olarak alüminyum eritme tesislerinde ve alaşım üreticilerinde gerçekleştirilir. Çok hızlı soğutma, ani soğutma etkisine yol açabilir. Bunu önlemek için, malzeme fırın içinde soğutulmalı ya da fırından çıkarıldıktan sonra hava ile soğutulması amacıyla üst üste istiflenmelidir.

Yeniden Kristalleştirme Tavlaması

Yeniden kristalleştirme tavlaması, plastik deformasyonun yol açtığı kristal kusurlarını ve gerilme sertleşmesini ortadan kaldırır; süneklik ve tokluğu artırır. Yeniden kristalleşme, yeni tanelerin çekirdeklenmesi ve büyümesi yoluyla gerçekleşir.

Ara Tavlama

Soğuk işleme sırasında, genellikle istenen büyük deformasyon tek bir işlemle sağlanamaz. Ara tavlama, iş sertleşmesini ortadan kaldırır ve sünekliliği geri kazandırır; böylece deformasyon, istenen boyut ve şekle ulaşana kadar devam edebilir.

Son Tavlama

Alaşımın türüne ve kullanım koşullarına bağlı olarak, son tavlama işlemi kısmi veya düşük sıcaklıkta tavlama ya da tam, yüksek sıcaklıkta tavlama şeklinde gerçekleştirilebilir.

Tam tavlama işlemi, soğuk işlemeyle sertleşmiş veya kısmen su vermeyle sertleşmiş bir alaşımı dönüşüm sıcaklığının üzerine ısıtır ve tek fazlı bir katı çözelti oluşana kadar bu sıcaklıkta tutulur. Genellikle fırında gerçekleştirilen yavaş soğutma, katı çözeltinin ayrışmasına ve difüzyon yoluyla ikinci faz parçacıklarının birleşmesine olanak tanır.

Kısmi tavlama işleminde alaşım, kritik dönüşüm noktasının altındaki uygun bir sıcaklığa ısıtılır, bu sıcaklıkta bir süre tutulur ve ardından genellikle havada nispeten hızlı bir şekilde soğutulur. Bu işlem, iş sertleşmesi etkisinin bir kısmını ortadan kaldırarak sonraki şekillendirme işleminin sınırlı bir deformasyonla gerçekleştirilmesini sağlar ya da soğuk deformasyondan kaynaklanan mukavemetin bir kısmını korurken sünekliliği artırır ve böylece yarı sert bir durum elde edilir.

Deformasyonun büyük bir kısmı ısı olarak dağıtılır, ancak küçük bir kısmı metalde, kafes bozulması ve nokta kusurları, dislokasyonlar, alt tane sınırları ve istif kusurları gibi kusurlar şeklinde depolanmış enerji olarak kalır. Soğuk deformasyonun ardından serbest enerjideki artış olarak ifade edilen bu depolanmış enerji, mikroyapısal değişimi tetikler.

Plastik olarak deforme edilmiş metal ısıtılıp bu sıcaklıkta tutulduğunda, yapısı üç aşamadan geçerek değişir. Geri kazanım aşamasında, uzamış lifsi taneler mikroskop altında neredeyse hiç değişmez. Yeniden kristalleşme aşamasında ise, deforme olmuş tanelerin içinde yeni küçük taneler çekirdeklenir ve lifsi yapı tamamen eşeksenli tanelerle yer değiştirene kadar büyür. Tahıl büyümesi sırasında, yeni tahıllar nispeten kararlı bir boyuta ulaşana kadar birbirlerini tüketirler. Giderek artan bir sıcaklıkta tutma süresi, aynı sırayı ortaya çıkarır.

Geri kazanım sırasında sertlik sadece hafifçe düşerken süneklik artar; mukavemet de genellikle sertliği takip ettiği için benzer şekilde değişir. Yeniden kristalleşme sırasında sertlik ve mukavemet önemli ölçüde azalır ve süneklik keskin bir şekilde artar. Plastik deformasyonun yol açtığı sertlik ve mukavemet artışı, dislokasyon yoğunluğundaki artışla ilişkilidir. Dislokasyon yoğunluğu, geri kazanım sırasında sadece hafifçe azalır, ancak yeniden kristalleşme sırasında önemli ölçüde düşer.