T6 heat treatment optimization of A356 alloy

Abstract

Bu çalışmada, Sr-modifiyeli A356 alüminyum alaşımı kullanılarak alçak basınçlı döküm teknolojisi ile üretilen jantlarda, ısıl işlem aşamalarının akma-çekme mukavemeti, sertlik ve uzama değerleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çalışma temel olarak; mevcut ısıl işlem aşamalarının ve boya prosesinin etkisinin incelenmesi, çözeltiye alma işleminin ötektik silisyum morfolojisi ve mekanik özellikler üzerindeki etkisinin incelenmesi, deney tasarımı yöntemi ile mekanik özellikleri etkileyen ana faktörlerin belirlenmesi ve şartların optimize edilmesi, su verme aşamasının mekanik özellikler ve soğuma hızı üzerindeki etkisinin incelenmesi olarak dört ana bölümden oluşmaktadır. Deneyler sıcaklık kontrollü laboratuvar tipi fırınlarda gerçekleştirilmiştir. Jant üzerinden alınan numunelere çekme ve sertlik testi uygulanmış, optik mikroskop ile mikroyapı analizleri yapılmıştır. Çalışma sonucunda aşırı doymuş katı özelti oluşturmak için 480°C'de çözeltiye alma işleminin yetersiz olduğu, uygun çözeltiye alma işleminin ötektik silisyumların küreselleşmesiyle uzama değerlerini önemli ölçüde arttırdığı, ancak akma ve sertlik değerlerini tek başına etkilemediği anlaşılmıştır. Bunun yanı sıra, farklı çözeltiye alma ve suni yaşlandırma kombinasyonlarında akma ve sertlik değerlerinde önemli değişkenlikler gözlemlenmiştir. Deney tasarımı ve regresyon analizine göre, çözeltiye alma sıcaklığı, çözeltiye alma süresi, suni yaşlandırma sıcaklığı ve suni yaşlandırma süresine bağlı formulasyonlar oluşturulmuştur ve istenilen mekanik özelliklere göre optimum şartlar belirlenmiştir. Farklı su verme ortamlarında yapılan deneyler sonucunda soğuma hızları ve Leidenfrost noktaları elde edilmiştir.

In this study, the effect of heat treatment stages on the yield-ultimate tensile strength, the hardness and the elongation of the wheels produced by low-pressure die-casting technology using Sr-modified A356 alloy, is examined. The study consists of fundamentally four steps as follow; investigation of the effect of current heat treatment stages and dye process, the effect of the solution treatment on the eutectic silicon morphology and the mechanical properties, determination of the main factors affecting the mechanical properties through the design of experiment and optimizing the conditions, and the effect of the quenching phase on the cooling rate and the mechanical properties. The experiments were carried out with temperature controlled laboratory furnaces. Tensile and hardness testing was applied to the specimen taken on the wheel and microstructure analyzes were performed by using an optical microscope. As a result of the study, it was determined that 480°C is not sufficient to provide a supersaturated solution for catalyzing the precipitation hardening and the elongation values can be enhanced through the proper spherodization of the eutectic silicons. Solution treatment has no effect on yield-ultimate tensile strength and hardness by oneself. Whereas it was determined that values vary considerably when the same aging or painting process applied after different solution treatments. According to design of experiment and regression analysis, the formulas were obtained based on solution temperature, solution time, artificial aging temperature, and artificial aging time. Optimal heat treatment parameters were determined for desired mechanical properties. Cooling rates and Leidenfrost points were obtained at different quenching mediums.