Tratamientos térmicos del aluminio: Guía práctica para aleaciones de fundición y forjado

Tratamientos térmicos del aluminio No son una receta única, son un conjunto de herramientas que se ajustan para controlar la resistencia, la ductilidad, la estabilidad dimensional y la fiabilidad a largo plazo. Si funde o mecaniza piezas de aluminio (y especialmente si maneja tanto rutas de fundición como de forjado), saber cuando El recocido, la homogeneización, el tratamiento térmico en solución, el temple y el envejecimiento marcan la diferencia entre un trabajo correcto a la primera y una costosa repetición. Esta guía describe la secuencia completa, explica las opciones prácticas de temple (T4/T5/T6/T7) y aclara las diferencias entre las fundiciones en arena/molde permanente, las fundiciones a alta presión (HPDC) y las aleaciones forjadas.

El tratamiento térmico del aluminio significa calefacción y refrigeración controladas Para alterar su microestructura y, a su vez, sus propiedades mecánicas y estabilidad. A diferencia de los aceros, que se basan en transformaciones de fase, el motor de endurecimiento del aluminio es tratamiento térmico en solución → temple rápido → envejecimiento (endurecimiento por precipitación)No todas las series responden:

• Familias comúnmente tratables térmicamente: 2xxx (Al-Cu), 6xxx (Al-Mg-Si), 7xxx (Al-Zn-Mg-Cu), 8xxx (seleccionar), partes de 4xxx.
• Familias no tratables térmicamente: 1xxx, 3xxx, 5xxx: estos se basan en el endurecimiento por trabajo y el recocido en lugar del endurecimiento por precipitación.

En la práctica:

• Piezas Fundidas puede usar recocido/alivio de tensiones, homogeneizante (para reducir la segregación), luego solución → temple → envejecimiento (donde la aleación/proceso lo permitan).

Forjado Las piezas dependen de un control estricto de la solución, enfriamiento y envejecimiento, del cumplimiento de la pirometría y de la fijación para controlar la distorsión.

A continuación se muestra la secuencia práctica que la mayoría de los equipos de ingeniería estandarizan.

• Finalidad: Reduce la tensión residual, restaura la ductilidad después del trabajo en frío, mejora la maquinabilidad y estabiliza las dimensiones antes del mecanizado con tolerancia ajustada.
• Ventana típica: 300–410 ° C (570–770 ° F) para 0.5 – 3 h, adaptado al espesor de la sección, la aleación y la sensibilidad a la distorsión.

Homogeneización (solo piezas fundidas)

• Finalidad: Reduce la microsegregación de la solidificación, mejorando la consistencia antes del tratamiento de la solución y el mecanizado.
• Ventana típica: ~480–540 °C (900–1000 °F) cerca del solidus con remojo controlado y enfriamiento lento.

homogeneizante (Precursor de T4/T6/T7)

• Finalidad: Disolver los elementos fortalecedores (Mg, Si, Cu, Zn) en solución sólida para su posterior precipitación.
• Ventana típica: ~440–525 °C (825–980 °F) Dependiendo de la aleación.
• Uniformidad y remojo: Mantenga la uniformidad del horno ajustada (objetivo ±5–±10 °C). El tiempo de remojo comienza cuando el punto más frío alcanza el punto de ajuste; las secciones delgadas pueden necesitar minutos, mientras que las secciones gruesas a menudo utilizan la regla de ~1 h por pulgada como punto de partida

(a) Diagrama de fases de equilibrio aluminio-zinc. (b) Diagrama de fases de equilibrio aluminio-magnesio.

Enfriamiento (la velocidad importa)

• Finalidad: “Congelar” la solución sólida sobresaturada para permitir el endurecimiento por envejecimiento.
• Logística: Diseñar el diseño para transferencia del horno al temple ≤ ~15 s (tanques de fondo abatible o cercanos al horno).
• Medios de comunicación: El agua es estándar; agua caliente/hirviendo (≈65–100 °C / 150–212 °F) or extintores de polímeros Ayuda a equilibrar la distorsión frente a las propiedades en piezas complejas o de sección mixta.

Envejecimiento (natural vs. artificial)

• Envejecimiento natural (NA): A temperatura ambiente, muchas aleaciones alcanzan ~90% de la fuerza de NA en ~24 h, estabilizándose por 4 – 5 díasRealizar enderezamiento/conformación inmediatamente después del enfriamiento para mejores resultados.

Envejecimiento artificial (AA):~115–240 °C (240–460 °F) para 6 – 24 hDepende de la aleación. Aumenta la resistencia y reduce la dispersión, con una modesta reducción de la ductilidad.

Sistemas de temperamento que realmente utilizarás (T4/T5/T6/T7)

• Vocabulario O/W/T:
  • O = recocido
  • W = tratado con solución, no envejecido
  • T = envejecido (natural o artificialmente), a menudo después de un tratamiento con solución
• T4: Solución tratada térmicamente + natural Edad. Buena conformabilidad después del temple; la resistencia se desarrolla a lo largo de varios días.
• T5: No hay paso de solución; envejecido artificialmente a partir del estado original de fundición o de formación. Un favorito para Aluminio HPDC para estabilizar las dimensiones y la resistencia a los golpes sin riesgo de formación de ampollas.
• T6: Solución tratada térmicamente + temple + artificial edad para fuerza maxima. Grandioso para A356 Fundiciones en arena/moldeo permanente y muchas aleaciones forjadas. Para HPDC, sólo continúe si la porosidad es muy baja (por ejemplo, fundición a presión al vacío) y ha demostrado que no hay ampollas ni distorsión.
• T7: Estado sobreenvejecido/estabilizado. Usado para minimizar el crecimiento y la deriva a temperaturas elevadas (común en algunas piezas fundidas que deben mantener la forma en servicio).

Fundición vs. Forjado: ¿Qué cambios hay en la práctica?

Fundiciones en arena y moldes permanentes (p. ej., A356/A357)

• Ruta típica T6: Solución ~540 °C (~1000 °F) durante 6–12 h → enfriamiento por agua → edad artificial ~155–175 °C (311–347 °F) durante 4–8 h.
• ¿Por qué funciona: Una porosidad menor que la del HPDC permite utilizar T6 completo sin que se formen ampollas; produce piezas fuertes y dúctiles (piense en ruedas, brazos estructurales, soportes).

Piezas fundidas a alta presión (HPDC) (p. ej., A380/ADC12)

• Realidad: El HPDC tiene microporosidad debido al llenado a alta velocidad; riesgos de T6 completos ampollas y deformaciones.
• Ruta común: Envejecimiento artificial T5 (p. ej., 175–230 °C / 347–446 °F durante 4–6 h) Para estabilizar y levantar propiedades.
• ¿Cuando T6? Solo con HPDC al vacío + impregnación o porosidad extremadamente baja + ensayos controlados. De lo contrario, la resistencia del diseño en costillas/membranas y confiar en T5.

Aleaciones forjadas (por ejemplo, 6xxx / 2xxx / 7xxx)

• Libro de jugadas: Apretado solución-enfriamiento-edad control, fuerte disciplina de pirometría y AMS2750 Cumplimiento del horno (calibración, TUS/SAT, clases de instrumentos).

Precauciones: Los tiempos de transferencia, la agitación de enfriamiento, la uniformidad del horno de envejecimiento y el diseño de los accesorios generan distorsión y dispersión de propiedades.

Puertas de precisión y calidad del horno

• Disciplina de pirometría: Tratar uniformidad de temperatura como una especificación, no como una aspiración (por ejemplo, objetivo) ±6–±10 °C Clase según criticidad). Calibrar termopares y programar TUS/SAT regulares.
• Ingeniería de temple: Minimizar la longitud y el tiempo del recorrido; dimensionar los tanques para la carga; controlar la temperatura y la agitación del medio; estandarizar la orientación y el espaciado de las piezas.
• Puertas de calidad:
  • Marca de tiempo horno para templar transferencias
  • Dureza mapeo (y % IACS conductividad en aleaciones apropiadas)
  • Tracciones de tracción para la calificación de lotes en programas críticos
  • Reinspección dimensional post-edad (taladros, planos, características GD&T)

Para piezas fundidas: definidas Rayos X/TC Planes de muestreo donde la porosidad afecta el tratamiento térmico posterior

Ventanas prácticas y trampas (lista de verificación)

Que Hacer:

• Guardar temperatura de la solución en una banda estrecha (±5–±10 °C) y comenzar a remojar Cuando el punto frío está a temperatura.
• Ingenier@ accesorios para controlar la distorsión; considere orientación de extinción y envejecimiento en el accesorio para piezas en las que la planitud es crítica.
• Coloque tanques de enfriamiento adyacente al horno vea la sección fondo abatible sistemas para alcanzar objetivos de transferencia.
• Para piezas fundidas, simular la solidificación para informar la estrategia de tratamiento térmico (puntos calientes, ayudas de alimentación, ubicación del enfriamiento).

Que No Hacer:

• No retrase el enfriamiento ni dirija las piezas a través de pasillos largos; los segundos importan.
• No fuerces T6 on HPDC poroso-usar T5 y resistencia de diseño en costillas/almas, o calificar primero el HPDC de vacío.
• No sobrecargue las cestas; evite las “sombras de calor” y las zonas muertas del flujo de aire.

No asuma que un ciclo sirve para todos; Documento específico de aleación y geometría. ventanas

Proceso / Aleación	Ruta típica de tratamiento térmico (guiada por la evidencia)	Notas
Arena/PM — A356/A357	T6: SHT cerca del estado sólido con suficiente remojo → enfriamiento rápido (a menudo agua tibia/hirviendo) → Objetivo de AA por propiedad	Los moldes necesitan un temple más prolongado y más caliente que los forjados; el temple tibio reduce las tensiones.
HPDC — A380/ADC12	T5 De fundición (sin SHT) para estabilidad y elevación de la propiedad	Evite la formación de ampollas debido al gas atrapado en SHT; valide el HPDC de vacío si se está probando T6.
Forjado — 6061/6082	SHT (rápido, uniforme) → extinción inmediata → AA (T6/T651)	6082 es sensible a la temperatura SHT; controle la logística a través de la guía de remojo/retraso de la Tabla 9.
Forjado — 2024/7075	SHT → apagar → T6 / T73 según las necesidades de SCC/tenacidad; avanzado RRA (retrogresión-reenvejecimiento) combina la fuerza de T6 con la resistencia de SCC de T73	Secuencia RRA descrita para 7xxx.

Última Palabra

Si recuerdas sólo tres cosas sobre tratamientos térmicos del aluminio: mantener ventanas de temperatura ajustadas, diseñar la logística de extinción tan deliberadamente como diseñas la pieza, y Elija el temple que se adapte al proceso y a la aleación. (T5 para la mayoría de los HPDC, T6 para piezas fundidas y forjadas de baja porosidad). Con esto, sus piezas de aluminio dejarán de ser impredecibles y empezarán a ser resistentes, estables y listas para la producción.

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