بیشتر فلزات و آلیاژهای آهنی و غیرآهنی به سخت‌شدن ناشی از کار سرد پاسخ می‌دهند. اساساً سخت‌کاری با تغییرشکل دانه‌های اصلی و ایجاد دانه‌های درشت توسط نورد یا سایر روشهای کارسرد اتفاق می‌افتد. اکثر آلیاژهای غیرآهنی که در اثر کارسرد سخت شده‌اند، می‌توانند توسط بازپخت به ساختار دانه‌ای اولیه خود بازگردانده شوندکه طی آن فرآیند تبلور مجدد رخ می‌دهد. این فرآیند ارتباط نزدیکی با بازپخت فولادهای کم‌کربن دارد که شامل مقدار مشخصی از رشد دانه‌هاست و می‌توان آن را تا حد زیادی با زمان و دمای آنیل کنترل کرد.
آلیاژهای آلومینیوم به لحاظ قابلیت عملیات حرارتی به دو دسته عملیات حرارتی پذیر و عملیات حرارتی ناپذیر تقسیم می شوند. وقتی صحبت از عملیات حرارتی آلیاژهای آلومینیوم به میان می‌آید، منظور آلیاژهای عملیات حرارتی پذیر یا پیر سخت شونده است. گرچه نباید این نکته را فراموش کنیم که عملیات حرارتی آنیل (تابکاری) بر روی هر دو نوع این آلیاژها برای افزایش انعطاف پذیری و چکش خواری آن ها انجام می گیرد. زمان نگهداری در دمای موردنظر به حلالیت فازهای مختلف و اینکه آلیاژ فورج یا ریخته‌گری شده، بستگی دارد. از آنجایی که ساختارهای ریخته‌گری نسبتاً ناهمگن هستند، زمان بسیار طولانی‌تری برای نگهداری در دمای عملیات در مقایسه با محصول فورج با ترکیب مشابه مورد نیاز است. پس از به دست آمدن محلول جامد، آلیاژ در سریع ترین زمان ممکن تا دمای اتاق خنک می شود (اغلب کوئنچ با آب).
شکل زیر مثالی از بازپخت همراه با تبلورمجدد ارائه داده است. هر یک از بسیاری از فلزات غیرآهنی و ترکیبات آلیاژهای فلزی دارای ویژگی‌های بازپخت منحصر به فرد می‌باشد. در بسیاری از موارد، ممکن است برای دستیابی به اندازه دانه مورد نظر، تنظیم در زمان و/یا دمای آنیل مورد نیاز باشد.
به محض رسیدن به دمای اتاق، این فازها از محلول جامد به شکل ذرات ریز در داخل کریستال‌ها و در مرزدانه‌ها شروع به رسوب می‌کنند. رسوب ذرات ریز باعث خواهد شد که بلورها در صفحات لغزش به هم متصل شوند تا در برابر تغییرشکل مقاومت بیشتری داشته باشند. بنابراین، آلیاژ دارای استحکام بالاتر، سخت‌تر و انعطاف پذیرتر خواهد بود. در اکثر آلیاژها، رسوب‌گذاری در دمای اتاق بسیار آهسته اتفاق می افتد. لازم به ذکر است نوع عملیات حرارتی و مدت زمان آن روی آلیاژ آلومینیوم مس به نوع کاربرد آن بستگی دارد.
- نرماله‌سازی
با هدف کاهش میزان تردی آلیاژ و ریزتر کردن ریزساختار آن انجام می‌گیرد. به این منظور آن را تا دمای آستینیته حرارت داده و سپس خنک‌سازی آلیاژ در دمای محیط با هوا تا رسیدن به دمای قبلی انجام میشود. یکی از مزایای نرماله‌سازی آلیاژهای آلومینیوم و مس افزایش ویژگی ماشینکاری است.
- آنیل یا بازپخت
پس از نرماله‌سازی، به جهت افزایش انعطاف‌پذیری، مقاومت به ضربه و مقاومت به شوک حرارتی در مراحل سردکاری، بازپخت این آلیاژها اجرا می شود. در طی این فرآیند، آلیاژ تا دمای خاصی حرارت داده شده و سپس به مدت زمان خاصی در همان درجه حرارت نگهداری می‌‌شوند. در نهایت طبق استاندارد، خنک‌سازی با سرعت مشخصی صورت می‌گیرد. پس از آنیل، آلیاژ ساختاری یکنواخت پیدا کرده و انداره دانه‌ها ریزتر خواهد شد.
- عملیات آنیل تنش‌زدایی
در حین مراحل مختلف نظیر برشکاری آلیاژهای آلومینیوم و مس، تنشهای در آن‌ها به وجود می‌آید که باعث ایجاد ناهمگونی در قطعه ساخته شده می‌گردد. بدین ترتیب برای رفع این تنش‌ها، ابتدا قطعه تا دمای معینی حرارت داده شده و سپس به آرامی برد میشود تا به دمای محیط برسد. باید دقت شود که در طی انجام این فرآیند، تمام سطح به طور همزمان و یک اندازه خنک شود. سردشدن تدریجی آلیاژهای آلومینیوم و مس باید تا مغز آن ادامه پیدا کند زیرا با این عمل، تنشهای داخلی آزاد شده و آلیاژ مورد نظر ساختار پایدار و یکنواختی پیدا می‌کند.
- رسوب سختی
آلیاژهای آلومینیوم و مس با قرارگیری در کورههای مخصوص و در معرض برخی عناصر دیگر سخت می‌‌شوند. قطعه در داخل کوره حرارت دیده و سپس در معرض عناصر دیگر مثل روی قرار داده می‌گیرد. آلیاژ با جذب عنصر و خنک‌سازی تدریجی، سطحی سخت و با استحکام بالا پیدا می‌کند، در حالی‌که بخش‌های داخلی نرم و انعطاف‌پذیر باقی می ماند. این عملیات حرارتی، خواصی از جمله مقاومت به خوردگی، استحکام و سختی آلیاژهای آلومینیوم و مس را ارتقا می‌بخشد.
- عملیات حرارتی آستنیته‌سازی و کوئنچ
به منظور افزایش قابل‌توجه استحکام و سختی، ابتدا آلیاژ تا دمای معینی گرم شده و سپس به طور ناگهانی در محیط‌های مختلفی مانند آب، هوا، روغن یا محلول‌‌های پلیمری سرد می شود (کوئنچ).
آلیاژهای مس و آلومینیوم نقش بسزایی در صنایع مختلف دارند. یکی از آن‌ها، آلیاژ معروف آلومینیوم-مس می‌باشد که این دو عنصر در کنار هم تبدیل به یک آلیاژ مستحکم با خواصی از هر دو فلز شده‌اند. انجام عملیات حرارتی موجب دوام و استحکام قطعات چندین برابر بیشتر نسبت به قبل از آن خواهد شد. اما باید دقت داشت که نوع فرآیند حرارتی باید متناسب با ویژگی‌های موردانتظار، انتخاب شود. ضمن اینکه کوچکترین خطا در انجام عملیات نتیجه مطلوبی نداشته و باعث خسارت میشود.
مرجع
Heat Treating of Nonferrous Alloys, Howard E. Boyer (2013).
