Tratamento térmico T6 para fundição por compressão

Para fundições por compressão , o tratamento T6 é o processo de tratamento térmico mais comumente usado e importante, que pode maximizar o potencial de desempenho do material.

I. A Essência e Propósito do Tratamento T6

Essência: O tratamento T6 é um processo em duas etapas: tratamento em solução + envelhecimento artificial completo.

Objetivo principal: Ao alterar a microestrutura, a resistência ao escoamento, a resistência à tração e a dureza das peças fundidas podem ser maximizadas, mantendo uma boa plasticidade (alongamento).

Primeiro, aqueça até que fique vermelho (tratamento em solução) para distribuir uniformemente a “energia” em seu interior.

Em seguida, é rapidamente imerso em água fria para 'extinção', congelando-o em estado de alta energia.

Finalmente, ele é colocado em um forno de baixa temperatura para 'têmpera' (envelhecimento artificial), permitindo que esse estado de alta energia precipite de forma estável na forma de partículas de reforço extremamente finas, tornando o material forte e tenaz.

II. O significado especial do tratamento T6 para peças fundidas por compressão

Por que as fundições são por compressão particularmente adequadas para o tratamento T6?

Graças à qualidade interna densa e sem poros proporcionada pelo próprio processo de squeeze casting.

Fundições comuns de alta pressão: Há um grande número de pequenos orifícios de ar no interior. Durante a primeira etapa do tratamento T6 - tratamento com solução de alta temperatura, o ar dentro dos poros se expande devido ao calor, o que pode fazer com que a superfície da peça fundida inche, deforme ou até mesmo rache. Portanto, peças fundidas comuns geralmente não podem ser submetidas ao tratamento T6.

Fundições por compressão : Solidificadas sob alta pressão, possuem uma estrutura extremamente densa e quase sem poros. Portanto, pode suportar a alta temperatura do tratamento da solução sem qualquer pressão e não desenvolverá defeitos como bolhas. Esta é uma vantagem decisiva do squeeze casting sobre o fundição injectada comum.

III. Fluxo detalhado do processo de tratamento T6 (tomando ligas de alumínio comuns como A356 como exemplo)

A figura a seguir apresenta visualmente o processo central e as alterações microestruturais do tratamento térmico da fundição por extrusão T6:

Etapa um: tratamento com solução

• Operação: Coloque a peça fundida extrudada no forno de tratamento térmico, aqueça-a a uma temperatura relativamente alta (para a liga de alumínio fundido A356 comumente usada, a temperatura geralmente está entre 535°C e 545°C) e mantenha-a nesta temperatura por várias horas (o tempo de espera depende da espessura da parede mais espessa da peça, geralmente de 2 a 12 horas).

• Objetivo:

(1) Dissolução das fases de reforço: Maximize a dissolução das fases de reforço, como Mg₂Si (fase de magnésio-silício) na liga na matriz de alumínio para formar uma solução sólida uniforme e supersaturada de α-alumínio.

(2) Homogeneização da composição: Tornar mais uniforme a composição química dentro e ao redor dos grãos.

• Pontos Críticos de Controle:

A temperatura deve ser controlada com precisão. Se for muito baixo, a dissolução será incompleta; se for muito alto, pode causar queima excessiva (derretimento local), causando o sucateamento das peças.

Etapa dois: extinção

• Operação: Após a conclusão da retenção da solução, remova rapidamente a peça do forno e mergulhe-a imediatamente no meio de têmpera para resfriá-la rapidamente. O meio comumente usado é água quente de 60°C a 100°C.

• Objetivo: Resfriar e “congelar” rapidamente o estado de solução sólida supersaturada em altas temperaturas e mantê-lo em temperatura ambiente para evitar a precipitação prematura da fase de fortalecimento.

• Pontos Críticos de Controle:

(1) Tempo de transferência: O atraso entre a retirada do forno e a imersão no meio de têmpera deve ser o mais curto possível (geralmente menos de 30 segundos), caso contrário a fase de fortalecimento precipitará antes do resfriamento, afetando o efeito.

(2) Velocidade de resfriamento: A velocidade deve ser rápida o suficiente para garantir a supersaturação. No entanto, o resfriamento muito rápido (como água gelada) pode causar tensão interna excessiva, levando à deformação ou rachaduras. Portanto, soluções aquosas de água quente ou polímero são frequentemente usadas para equilibrar a taxa de resfriamento e o risco de deformação.

Terceiro Passo : Envelhecimento Artificial

• Operação: Coloque a peça temperada em outro forno a uma temperatura mais baixa, aqueça-a a 150°C - 180°C (para liga A356, geralmente fica em torno de 155°C) e mantenha-a por 2 a 10 horas. Em seguida, retire-o e deixe esfriar.

• Objetivo: Permitir que os átomos de soluto que estão em um estado supersaturado instável após a têmpera precipitem na forma de fases de reforço extremamente finas e dispersas. Esses precipitados em nanoescala impedirão efetivamente o movimento das discordâncias dentro do cristal, aumentando significativamente a resistência do material. Este processo também é conhecido como “fortalecimento da precipitação”.

• Pontos Críticos de Controle:

A combinação entre temperatura e tempo de envelhecimento determina o desempenho final. Quanto mais alta a temperatura ou mais longo o tempo, os precipitados crescerão, a resistência atingirá um pico e depois começará a diminuir (excesso de envelhecimento), mas a tenacidade aumentará.

4. Vantagens de desempenho de peças fundidas por compressão após tratamento T6

Após o tratamento T6, as propriedades mecânicas das peças fundidas por extrusão sofrerão um salto qualitativo:

Resistência à tração: Pode atingir mais de 290 MPa (valor típico da liga A356).

Resistência ao escoamento: Pode atingir mais de 230 MPa (valor típico da liga A356).

Alongamento: Ainda pode manter uma boa plasticidade de 5% a 10%.

Esta combinação de alta resistência e boa tenacidade permite que peças feitas por ' squeeze casting + tratamento térmico T6' substituam peças forjadas tradicionais e sejam amplamente utilizadas em componentes estruturais de segurança, como sistemas de suspensão automotiva, juntas de direção e bielas de chassis.

V. Conclusão

O tratamento térmico T6 é um processo chave para liberar o potencial de desempenho das peças fundidas por compressão . É precisamente porque o squeeze casting em si fornece tarugos densos e de alta qualidade que o tratamento T6 se torna possível. A combinação dos dois criou uma tecnologia de fabricação avançada capaz de produzir componentes estruturais leves, de alto desempenho e com formato quase final.