Полная закалка алюминиевых профилей на прессе

Для термически упрочняемых сплавов 6ххх упрочняющими компонентами являются магний и кремний. Поэтому, чтобы достичь максимально возможного потенциала сплава для его упрочнения старением, естественного или искусственного, в прессованных профилях из сплавов серии 6ххх, например, сплавов 6060 и 6063, необходимо быть уверенным, что перед операцией старения в твердом растворе содержится максимально возможное для данного сплава содержание магния и кремния.

Состояние Т6 — полная закалка

Обычный путь обеспечить максимальные содержания магния и кремния, доступные для выделения упрочняющих фаз при старении, заключается, выражаясь научно, в  термической обработке сплава на твердый раствор. Обычно это называется просто закалкой. Цель закалки состоит в том, чтобы полностью перевести в твердый раствор алюминия все (Mg, Si)-частицы перед операцией старения.

Для большинства сплавов серии 6ххх температура нагрева под закалку находится в интервале от 515 до 540 ºС, с выдержкой от 10 минут до 1 часа в зависимости от толщины изделия и типа печи. Охлаждение после нагрева должно быть достаточно быстрым – на воздухе, сжатым воздухом, струями воды или погружением в воду в зависимости от сплава, толщины профиля и его формы. Это состояние термически упрочняемых сплавов, закаленных с отдельного нагрева и затем искусственно состаренных обозначается по международной классификации Т6.

Состояние Т5 — неполная закалка на прессе

Для всех алюминиевых сплавов серии 6ххх и некоторых сплавов серий 2ххх и 7ххх предусмотрено термически упрочненное состояние Т5, которое получают путем искусственного старения профилей, которые были ускоренно охлаждены на выходе из пресса.

Международные стандарты так и называют это состояние: «охлажденный с температуры горячего формования и искусственно состаренный». Наши стандарты, например, ГОСТ 8617 и ГОСТ 22233, называют профили в этом состоянии более определенно и слегка негативно: «неполностью закаленные и искусственно состаренные».

Если при прессовании профилей не было полного растворения, например, магния и кремния в твердом растворе алюминия и/или охлаждение на прессе было недостаточно быстрым, то, действительно, закалка будет неполной. Поэтому требования к прочности при растяжении, например, для сплава 6063 в состоянии Т5 на 30 МПа ниже, чем в состоянии Т6.

Прочность алюминиевых профилей в состояниях Т5 и Т6

Прочность алюминиевых сплавов АД31, 6060 и 6063 в состояниях Т5, Т6 (Т1 в отечественных обозначениях) при толщине стенки до 3 мм (для сравнения) можно выразить следующими «формулами», которые следуют из требований для них стандарта ГОСТ 22233-2001:

  • для состояния Т6 (Т1):
    6060-Т6 = 190 МПа
    АД31Т1(22) = 6060-Т66 = 6063-Т6 = 215 МПа
    АД31Т1(25) = 6063-Т66 = 245 МПа
  • для состояния Т5:
    6060-Т5 = 160 МПа
    АД31Т5 = 6063-Т5 = 175 МПа.

Состояние Т66 отличается от обычного состояния Т6 повышенной прочностью за счет специального контроля технологии изготовления профилей.

Полная закалка на прессе — состояние Т6

Практика производителей алюминиевых профилей давно показала, что полную закалку сплава можно достичь не только после отдельного нагрева, но и прямо на прессе. Для этого необходимо обеспечить полное растворение всех (Mg2Si)-частиц в заготовке до или в ходе прессования и предотвратить образование новых частиц при охлаждении профиля. Если такие меры на прессе были приняты, то после искусственного старения достигается состояние с прочностью не ниже, а иногда и выше, чем в состоянии Т6.

Состояние Т6 при закалке на прессе по EN 755-2

Европейский стандарт EN 755-2 определяет требования к прочностным свойствам прессованных изделий, в том числе, профилей. В таблицах с прочностными требованиями для части термически упрочняемых сплавов присутствует одно и то же примечание 5 для состояний Т6 (а также Т4 – для естественного старения): «Свойства могут быть получены путем закалки на прессе». К этим сплавам, которые могут достигать состояния Т6 при закалке на прессе, относятся все сплавы серии 6ххх, в том числе самые «ходовые» — 6060, 6063, 6061, 6082 и 6005, а также некоторые сплавы серии 2ххх (2007, 2011, 2017А и 2030) и серии 7ххх (7003, 7005 (аналог нашего 1915), 7020 и 7022). Этой записью стандарт EN 755-2 зафиксировал и «узаконил» многолетнюю практику получения прочностных свойств состояния Т6 при закалке на прессе вместо более дорогой закалки с отдельного нагрева. Таким образом, если прессованная продукция после закалки на прессе и искусственного старения удовлетворяет требованиям к прочностным свойствам состояния Т6, то ей присваивается состояние Т6, хотя формально закалка проходила не с отдельного нагрева, а на прессе.   

Состояния Т5 и Т6  в стандартах ГОСТ и ДСТУ

Отечественные требования к механическим свойствам прессованных алюминиевых профилей определяют межгосударственные стандарты ГОСТ 8716 и ГОСТ 22233-2001, а также украинский ДСТУ Б В.2.6-3-95 (ГОСТ 22233-93). По точности изготовления профили для ограждающих конструкций подразделяют на три типа: нормальной точности, повышенной точности и особой (прецизионной) точности. Нормальная точность в целом соответствует точности изготовления профилей общего назначения по ГОСТ 8617-81.

ГОСТ 8617-81: состояния Т5 и Т1

Распространяется на прессованные профили общего назначения из алюминия марок АД0, АД1, АД и алюминиевых сплавов, по сериям:  АМц – Д1, Д16, АК4, АК6 — АМг2, АМг3, АМг5, АМг6 – АД31, АД33, АД35, АВ — 1915, 1925 по ГОСТ 4784, а также некоторых сплавов по отраслевой нормативно-технической документации. В этом стандарте уже присутствует состояние Т5, а вместо Т6 применяется его отечественный эквивалент – состояние Т1.

ГОСТ 22233-2001: состояния  Т5, Т6, Т64, Т66 и Т1

Объединяет требования к прессованным профилям из алюминиевого сплава АД31, а также его международных аналогов – сплавов 6060 и 6063 для ограждающих конструкций зданий (окон, фасадов, входов в магазины и т. п.), а также комбинированных («теплых») профилей из них. (Об особенностях химического состава сплавов АД31, 6060 и 6063 в ГОСТ 22233-2001 см. здесь). ГОСТ 22233-2001 включают требования к механическим свойствам профилей в состояниях Т5 и Т6 для международных сплавов 6060 и 6063, а также Т5 и Т1 (эквивалент Т6) для отечественного сплава АД31. При этом состояние Т6 идет в двух вариантах: «обычном» — Т6 и «усиленном» – Т66, а также недостаренном, с повышенной пластичностью — Т64. Аналогично, у состояния Т1 для сплава АД31 также есть два варианта: «обычное» Т1(22) – «усиленное» — Т1(25).

ДСТУ Б В.2.6-3-95 (ГОСТ 22233-93): Т5 и Т1

Действует в Украине для прессованных профилей из сплавов АД31 и 1915 для ограждающих конструкций, в том числе, и в состояниях Т5 и Т1. На комбинированные («теплые») профили в Украине  действует отдельный ДСТУ Б В.2.6-30:2006.

ГОСТы о закалке на прессе на состояние Т6

Каких-либо примечаний, как в EN 755-2, о возможности получения состояния Т6 (или Т1) при закалке профилей на прессе в стандартах ГОСТ 8617-81, ГОСТ 22233-2001 и ДСТУ Б В.2.6-3-95 (ГОСТ 22233-93) нет. Из этого следует, что наши стандарты, в отличие от европейского EN 755-2, не дают формального основания для получения профилей в состояниях Т6 или Т1 непосредственно закалкой на прессе.

См. также Закалка алюминиевых сплавов на экструзионном прессе

Запись опубликована в рубрике Термическая обработка. Добавьте в закладки постоянную ссылку.