Ảnh hưởng của quá trình nhiệt luyện đến chất lượng sản phẩm hợp kim nhôm 2030-AlCu4PbMg

Tóm tắt
Bài báo đã nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ nhiệt luyện khác nhau tới tổ chức tế vi và sự hình thành pha tăng bền hợp kim nhôm mác 2030-AlCu4PbMg. Tổ chức của hợp kim được đánh giá bằng phương pháp hiển vi quang học và hiển vi điện tử quét. Ảnh hưởng của tổ chức tới cơ tính của hợp kim được đánh giá thông qua độ cứng. Kết quả nghiên cứu cho thấy sau khi nhiệt luyện, hợp kim nhôm mác 2030-AlCu4PbMg đã được cải thiện đáng kể độ cứng cho hợp kim.
Thực nghiệm
Mẫu được chế tạo bằng phương pháp đúc, hợp kim được nấu trong lò trung tần và rót ở nhiệt độ 730°C÷750°C vào khuôn kim loại dạng trụ có đường kính ϕ30x250mm. Sau khi vật đúc nguội, mẫu được cắt nhỏ theo kích thước ϕ30x30mm để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo. Mẫu nhỏ được xử lý nhiệt ở các chế độ khác nhau. Các chế nhiệt luyện so sánh bao gồm tôi và hóa già. Chế độ 1: Mẫu được tôi ở 480°C÷510°C thời gian giữ nhiệt 2h và hóa già tự nhiên trong nhiệt độ phòng từ 4 đến 5 ngày. Chế độ 2: Mẫu được tôi ở 480°C÷510°C thời gian giữ nhiệt 2h và hóa già nhân tạo ở 180°C÷200°C trong 2h.
Cơ tính của mẫu sau các công đoạn nhiệt luyện được so sánh với cơ tính của mẫu sau đúc và sau quá trình hóa già tự nhiên.
Kết quả phân tích tổ chức tế vi của mẫu hợp kim nghiên cứu sau từng công đoạn nhiệt luyện để kiểm tra được thể hiện trên hình ảnh tổ chức của hợp kim cho thấy tinh thể đồng đều, cấu trúc mịn. Với hợp kim ở trạng thái đúc tổ chức cùng tinh màu xám và pha liên kim màu nâu sẫm trên nền α. Với hợp kim đã qua công đoạn tôi ở 500°C và hóa già nhân tọa thì pha cùng tinh và pha liên kim bị hòa tan một phần và có sự tiết pha ở biên giới hạt của nền α.
 

Hình 1. Tổ chức tế vi của hợp kim ở trạng thái đúc phóng đại 100 và 1000 lần


Hình 2. Tổ chức tế vi của hợp kim sau khi tôi ở 500°C phóng đại 100 và 1000 lần


Hình 3. Tổ chức tế vi của hợp kim sau khi tôi ở 500°C, hóa già ở 200°C phóng đại 100 và 1000 lần

Bảng Cơ tính của hợp kim nghiên cứu

Đặc điểm	Độ cứng (HB)
Mẫu ở trạng thái đúc ban đầu	71,9
Hóa già tự nhiên (sau 3 tháng)	72,2
Tôi ở 500°C và hóa già tự nhiên	97,4
Tôi ở 500°C  và hóa già nhân tạo ở 200°C	94,6

Kết luận
Các nghiên cứu chuyên sâu về cơ tính của hợp kim nhôm mác 2030-AlCu4PbMg sau các công đoạn nhiệt luyện có ảnh hưởng đến độ cứng của hợp kim, nó thể hiện qua các đặc điểm sau:
-  Quá trình hóa già tự nhiên có làm tăng độ cứng của hợp kim nhưng giá trị tăng thêm không lớn (khoảng 0,4% so với giá trị ban đầu).
- Sự chênh lệch về độ cứng của hợp kim khi không nhiệt luyện và nhiệt luyện là rất lớn(tăng lên khoảng 35% so với giá trị ban đầu).
 - Nếu được tôi trong khoảng 500°C trong vòng khoảng 2h và hóa già tự nhiên thì sẽ cho các hạt tinh thể nhỏ min, thành phần phân bố đồng đều trên toàn bộ cấu trúc, cũng như độ cứng lớn nhất (97,4HB), tương đương với giá trị của hợp kim của châu âu (100HB).