تأثير المعالجة الحرارية على الصلادة لسبيكة الالومنيوم EN AC–43000-F

الملخص

تُعد المعالجة الحرارية وسيلةً مهمةً لتعديل الخواص الميكانيكية لسبائك الألومنيوم المصبوبة القابلة للمعالجة حرارياً. تبحث هذه الدراسة تجريبياً في تأثيرات كل من التلدين (annealing) والمعالجة الحرارية من النوع T6 على صلادة "روكويل" (Rockwell) لسبيكة الألومنيوم المصبوبة EN AC-43000-F (AlSi10Mg). وشملت الظروف المدروسة: حالة الصب الأولية (as-cast)، والتلدين عند درجة حرارة 350 درجة مئوية لمدة 1.5 ساعة متبوعاً بتبريد داخل الفرن، والمعالجة بالمحلول (solution treatment) عند 540 درجة مئوية لمدة ساعتين متبوعة بالتخميد في الماء (water quenching)، والتقسية الاصطناعية (artificial aging) عند 170 درجة مئوية لمدة 4 و8 و12 ساعة. كانت أبعاد العينات 50 × 40 × 10 مم، وجرى قياس الصلادة باستخدام مقياس "روكويل" (HRF) وفقاً للمواصفة ASTM E18. وقد تم تقييم ثلاث عينات مستقلة لكل حالة من حالات المعالجة الحرارية، وتمثل قيم الصلادة المذكورة متوسط هذه القياسات. بلغ متوسط صلادة السبيكة في حالة الصب الأولية 64.9 HRF. وأدى التلدين إلى خفض الصلادة إلى 52.9 HRF، وهو ما يمثل انخفاضاً بنسبة 18.5% تقريباً مقارنة بحالة الصب الأولية. وبعد إجراء المعالجة بالمحلول والتخميد في الماء، ارتفع متوسط الصلادة إلى 74.4 HRF. كما أدت عملية التقسية الاصطناعية اللاحقة إلى زيادة متوسط الصلادة ليصل إلى 91.5 و110.4 و102.5 HRF بعد فترات زمنية بلغت 4 و8 و12 ساعة على التوالي. وبناءً على ذلك، تم الحصول على أعلى متوسط للصلادة بعد المعالجة لمدة 8 ساعات عند درجة حرارة 170 درجة مئوية. ويتماشى الانخفاض الملاحظ بعد 12 ساعة مع تجاوز حالة الصلادة القصوى الناتجة عن التقسية (peak-aging condition)؛ ومع ذلك، ونظراً لعدم إجراء توصيف مباشر للبنية المجهرية، لا يمكن اعتبار ذلك دليلاً قاطعاً على حدوث "التقسية المفرطة" (over-aging). وبشكل عام، تُظهر النتائج أن الصلادة تعتمد بشكل كبير على التاريخ الحراري، حيث أدت المعالجة T6 إلى زيادة ملحوظة في الصلادة مقارنة بحالتي الصب الأولي والتلدين.