铝合金及热处理

7000系列：以锌为主要合金 元素的铝合金。
9000系列：备用合金组。
5000 6000 7000 8000 9000
2000系列：以铜为主要合金元 素的铝合金 。
4000系列：以硅为主要合金 元素的铝合金 。
6000系列：以镁、硅为主要合金元素， 并以Mg2Si相为强化相的铝合金 。
8000系列：以其他合金元素为主要元 素态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然
时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段）
T 热处理状态
态的产品）
（适用于执处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定状
固溶处理：指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩 相充分溶解到固溶体中后快速冷却（水冷），以得到过饱和固 溶体的热处理工艺。
不完全人工时效：采用比较低的时效温度或较短的保温时 间 , 获得优良的综合力学性能 , 即获得比较高的强度 , 良好的 塑性和韧性 , 但耐腐蚀性能可能比较低。
完全人工时效：采用较高的时效温度和较长的保温时间 , 获得最大的硬度和最高的抗拉强度 , 但伸长率较低。 稳定化处 理：为使工件在长期服役的条件下形状和尺寸变化能够保持在 规定范围内的热处理。
2系代表合金2011 以铜为主要合元素的含铝合金。也会添加锰、镁、铅和铋，切削性优秀、高强
度、 耐蚀性不强、杜拉铝总称、切削材、零件螺丝等结构材、飞机材、锻造用素材、 汽机车油压零件、运动用品 。
如：合金，在熔练过程中要注意安全防护（会产生有害气体）。2014合金用天 航空工业，强度高。2017合金比2014合金强度低一点，但比较容易加工。2014可热 处理强化。缺点：晶间腐蚀倾向严重。应用范围：航空工业（2014合金），螺丝 （2011合金）和使用温度较高的行业（2017合金）。
稳定化处理：为避免碳与 铬形成高铬碳化物，在奥 氏体钢中加入稳定化元素 （如Ti和Nb），在加热到 875℃以上温度时，能形成
稳定的碳化物。
铝合金牌号
1000系列：纯铝（Al含量（质 量分数）不小于99.00%）。
1000 2000
3000系列：以锰为主要合金元 素的铝合金。
3000 4000
5000系列：以镁为主要合金 元素的铝合金 。
自然时效：将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生形， 从而使残余应力消除或减少。
退火：将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度， 保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处 理工艺。
T1--人工时效 T2--退火 T4--固溶处理加自然时效 T5--固溶处理加不完全人工时效 T6--固溶处理加完全人工时效 T7--固溶处理加稳定化处理 T8--固溶处理后冷加工再人工时效的状态 T9--固溶处理后人工时效，再经冷加工的状态
主要特征及应用范围：为AL-Mn系合金，是应用最广的一种防锈铝，这种合金的 强度不高（稍高于工业纯铝），不能热处理强化，故采用冷加工方法来提高它的力学 性能：在退火状态有很高的塑性，在半冷作硬化时塑性尚好，冷作硬化时塑性低，耐 腐蚀好，焊接性良好，可切削性能不良。用途主要用于要求高的可塑性和良好的焊接 性，在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如油箱，汽油或润滑油导管，各种液体 容器和其他用深拉制作的小负荷零件：线材用来做铆钉
6系代表合金6061：铜Cu 0.15～0.4 、锰Mn 0.15 、镁Mg 0.8～1.2 、锌Zn 0.25铬Cr 0.04～0.35 、钛Ti 0.15 、硅Si 0.4～0.8 、铁Fe 0.7。
以镁、硅为主要合金元素，并以Mg2Si相为强化相的铝合金。 6061的极限抗拉强度为124 Mpa，受拉屈服强度 55.2 Mpa，弹性系数68.9 Gpa，弯曲 极限强度228 Mpa。 热处理 1）快速退火：加热温度350～410℃;随材料有效厚度的不同，保温时间在 30～120min之间;空气或水冷。2）高温退火：加热温度350～500℃;成品厚度≥6mm时，保 温时间为10～30min、<6mm时，热透为止;空气冷。3）低温退火：加热温度150～250℃; 保温时间为2～3h;空气或水冷。 镁铝6061是6系合金的主要合金，是经热处理预拉伸工艺的高品质铝合金产品；镁铝 6061具有加工性能极佳、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、上色膜容易、氧化 效果极佳等优良特点。主要用途:广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构 件，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、铁道车辆。6061典型用途包括航天固定装置、 电器固定装置、通讯领域，也广泛应用于自动化机械零件、精密加工、模具制造、电子 及精密仪器、SMT、PC板焊锡载具等等。
7系代表合金7075 以锌为主要合金元素的铝合金。Al-Zn系合金是目前生产的室温强度最高的一
类铝合金，它比2系高强铝合金有更高的强度，因此成为超高强铝合金。因其具 有较高的比强度和硬度、较好的耐腐蚀性能和较高的韧性等优点，已成为最重要 的结构材料之一。
Zn、Mg是主要合金元素，其含量一般不大于7.5%。该系合金随着Zn、Mg含 量的增加，其抗拉强度和热处理效果一般是随之而增加。合金的应力腐蚀倾向与 Zn、Mg总和有关。
4系代表合金4A01 以硅为主要合金元素的铝合金。Al-Si系合金随硅含量的增加一般具有良好的耐磨性和
低的线膨胀系数。高温强度和工艺性能均较好，广泛用于航空、内燃机、汽车、电子等工 业中，线材板材多用于焊接材料。
在铸态下未经变质处理的共晶硅呈粗大的片状或粗针状。共晶和过共晶合金组织中的 初晶硅呈粗大的多角块状或板条状，粗大的共晶硅和初晶硅很脆，这种脆性严重的割裂了 基体，降低合金的强度和塑性。对可热处理的Al-Si合金可以进行固溶处里和时效，其力学 性能大幅度提高。合金熔炼时的变质处理可以改善Al-Si合金组织，近共晶Al-Si合金目前 在工业上主要采用钠、钠盐和锶进行变质处理。
3系代表合金3A21 以锰为主要合金元素的铝合金。锰是该系合金中的主要组成元素，随着锰含量的
增加，合金的强度也随之增加。当锰的含量在1.0%~1.6%范围内时，合金不但具有 较高的强度，而且还有良好的塑形和工艺性能。如果继续提高锰的含量，合金强度具 有增加，但是由于形成大量的脆性化合物MnAl6合金在变形时容易开裂。所以锰的含 量一般低于1.6%。此外，铝中加锰还能改善合金的抗蚀性能。
变质处理：变质处理就是向金属液体中加入一些细小的形核剂（又称为孕育剂或变质 剂），使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核，从而获得细小的铸造晶粒， 达到提高材料性能的目的。
孕育处理：在凝固过程中，向液态金属中添加少量其它物质，促进形核、抑制生长， 达到细化晶粒的目的。 习惯上，向铸铁中加入添加剂称为孕育处理；向有色合金中加入 添加剂则称变质处理。 从本质上说，孕育处理主要影响形核和促进晶粒游离；而变质处 理则是改变晶体的生长机理（抑制长大），从而影响晶体形貌。
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各铝牌号代表合金
1系代表有1050：0.3Si 0.4Fe 0.1Cu 0.1Mn 0.1Mg 0.1Zn 0.1V 。 高纯铝(含铝量99.9%以上)主要用于科学试验,化学工业及特殊用途。 抗拉强度 σb (MPa)95～125 ，条件屈服强度 σ0.2 (MPa)≥75，1050主要
特性 为纯铝中添加少量铜元素形成，具有极佳的成形加工特性，高耐腐蚀 性，良好的焊接性和导电性。热处理工艺 热处理规范1)完全退火：加热 390～430℃，随材料有效厚度不同，保温时间30～120min，以30～50℃/h速 度随炉冷至300℃下，再空冷。2)快速退火，加热350～370℃，随材料有效 厚度不同，保温时间30～120min。空或水冷。 3)淬火和时效:淬火500～ 510℃，空冷，人工时效 95～105℃，3h，空冷，自然时效。应用举例 ：广 泛用于对强度要求不高的产品，如化工仪器，薄板加工件，深拉或旅压凹形 器皿，焊接零件，热交换器，钟表面及盘面，铭牌，厨具，装饰品。
5系代表合金5A02 以镁为主要合金元素的铝合金。Al-Mg系合金还加入少量的锰、钛等其他元素。
随着镁含量的增加，合金的力学性能也相应提高。当镁含量超过5%时，抗应力腐 蚀性能变坏；镁含量超过7%时，合金塑性降低，焊接性能变坏。
主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高，疲劳强度好，但不可做热处理强 化。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列。在常规工业中应用也较为广泛。 在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。
铝合金热处理及牌号基本概念
铝合金热处理代号--（名称）
F 自由加工状态 (适用于在成型过程中对于加工硬化和热处理条件无特殊要求
的产品，该状态产品的力学性能不作规定)
O 退火状态
(适用于经完全退火获得最低强度的加工产品)
H 加工硬化状态（适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可
经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理，H代号后面必须跟有两位或三位 阿拉伯数字）
7系合金也属于航空系列，是铝镁锌铜合金，是可热处理合金，属于超硬铝 合金，有良好的耐磨性。也有良好的焊接性，但耐腐蚀性较差。