铝合金热处理工艺
2024铝合金t351热处理工艺(一)
2024铝合金t351热处理工艺(一)2024铝合金t351热处理工艺热处理工艺概述2024铝合金是一种高强度、耐腐蚀性好的铝合金,常用于制造飞行器零件。
T351是它的一种热处理状态,其性能优于T4、T6状态。
T351状态的2024铝合金具有较高的强度和韧性,在高温环境下耐腐蚀性也很好。
热处理过程要获得T351状态的2024铝合金,需要进行完全热处理。
这个过程包括:1.固溶处理。
铝合金在480℃以下均为固溶状态,需要将其加热到520℃左右保温2-4小时,使合金中的元素均匀分布。
2.水淬。
将加热后的铝合金迅速放入冷却水中,使其快速冷却。
这个过程是为了保证合金中的元素不发生分解反应,维持其强度和韧性。
3.人工时效。
水淬后的铝合金通常需要在100-120℃下人工时效4-8小时,使其性能达到最佳状态。
时效可以改变铝合金中硬质颗粒的大小和形状,以达到调整强度和韧性的目的。
热处理注意事项热处理环境要严格控制,保证热处理过程中铝合金的温度、时间、均匀性和冷却速率等参数的精度和一致性。
特别要注意的是:1.固溶处理时,温度过高或保温时间过长都会使铝合金产生过量析出物和过强晶粒长大现象,从而降低了合金的强度和韧性;2.水淬过程中,铝合金长时间呆在水中,会引起急冷脆性和变形;3.时效过程中,温度和时间的不足或过多都会影响合金的性能。
热处理效果T351状态的2024铝合金具有较高的强度和韧性,在高温环境下耐腐蚀性也很好。
经过热处理后,合金中的硬质颗粒大小和形状可通过时效控制调整,以获得最佳的强度、韧性和抗腐蚀能力。
因此,热处理工艺对于2024铝合金的性能提升至关重要。
以上是关于2024铝合金T351热处理工艺的介绍,希望能对您有所帮助。
适用范围T351热处理状态适用于2024铝合金的各种加工工艺,特别是那些需要高强度和抗腐蚀性的应用场合,如航空航天、车辆制造、机械制造等领域。
热处理后的表面处理热处理后的表面需要进一步进行处理,以保证表面质量和对铝合金的保护。
铝合金热处理的工艺
铝合金热处理的工艺铝合金热处理的工艺一、引言铝合金是一种重要的结构材料,具有良好的机械性能和耐腐蚀性能。
然而,由于铝合金的晶粒尺寸较大且存在内部应力,需要经过热处理来改善其性能。
本文将介绍铝合金热处理的工艺流程及其影响因素。
二、铝合金热处理工艺流程1. 固溶处理(Solution Treatment)固溶处理是将铝合金加热至固溶温度,使其内部元素达到均匀分布并形成固溶体溶解。
该过程可以消除晶界和析出物,并增加材料的塑性和韧性。
2. 淬火(Quenching)在固溶处理后,需要快速冷却以保持固溶体中元素的均匀分布。
淬火可以通过水、油或气体等介质进行。
选择不同的淬火介质将影响材料的硬度和强度。
3. 时效处理(Aging)时效处理是通过再次加热铝合金至较低温度,并在一定时间内保持稳定温度进行。
该过程有助于形成强化相,提高材料的强度和硬度。
三、影响铝合金热处理的因素1. 合金成分不同的铝合金具有不同的成分,其中包括主要元素和合金元素。
这些元素的含量和比例将直接影响到热处理工艺的选择和效果。
2. 加热温度加热温度是固溶处理和时效处理中最重要的参数之一。
过高或过低的温度都可能导致材料性能下降。
选择适当的加热温度非常关键。
3. 冷却速率冷却速率对铝合金的组织结构和性能有很大影响。
快速冷却可以产生细小均匀的晶粒,从而提高材料的强度。
但是,过快或过慢的冷却速率都可能导致不良效果。
4. 时效时间时效时间是指在时效处理中保持稳定温度进行的时间。
较长的时效时间可以使强化相更充分地析出,从而提高材料性能。
然而,过长时间也会导致晶粒长大和析出物过多。
四、铝合金热处理工艺优化1. 确定合适的热处理工艺参数根据铝合金的成分和性能要求,选择合适的加热温度、冷却速率和时效时间。
通过试验和实践,优化工艺参数以获得最佳的材料性能。
2. 控制加热和冷却过程在加热和冷却过程中,需要控制温度和时间,以确保材料达到所需的固溶度和组织结构。
同时,要注意避免过高或过低的温度对材料造成不利影响。
铝的热处理
铝的热处理铝合金铸件的热处理是指按某一热处理规范,控制加热温度、保温时间和冷却速度,改变合金的组织,其主要目的是:提高力学性能,增强耐腐蚀性能,改善加工性能,获得尺寸的稳定性。
铝合金铸件的热处理工艺可以分为如下四类:1。
退火处理将铝合金铸件加热到较高的温度,一般约为300 ℃左右,保温一定的时间后,随炉冷却到室温的工艺称为退火。
在退火过程中固溶体发生分解,第二相质点发生聚集,可以消除铸件的内应力,稳定铸件尺寸,减少变形,增大铸件的塑性。
2。
固溶处理把铸件加热到尽可能高的温度,接近于共晶体的熔点,在该温度下保持足够长的时间,并随后快速冷却,使强化组元最大限度的溶解,这种高温状态被固定保存到室温,该过程称为固溶处理。
固溶处理可以提高铸件的强度和塑性,改善合金的耐腐蚀性能。
固溶处理的效果主要取决于下列三个因素:(1)固溶处理温度。
温度越高,强化元素溶解速度越快,强化效果越好。
一般加热温度的上限低于合金开始过烧温度,而加热温度的下限应使强化组元尽可能多地溶入固溶体中。
为了获得最好的固溶强化效果,而又不便合金过烧,有时采用分级加热的办法,即在低熔点共晶温度下保温,使组元扩散溶解后,低熔点共晶不存在,再升到更高的温度进行保温和淬火。
固溶处理时,还应当注意加热的升温速度不宜过快,以免铸件发生变形和局部聚集的低熔点组织熔化而产生过烧。
固溶热处理的悴火转移时间应尽可能地短,一般应不大于15s,以免合金元素的扩散析出而降低合金的性能。
(2)保温时间。
保温时间是由强化元素的溶解速度来决定的,这取决于合金的种类、成分、组织、铸造方法和铸件的形状及壁厚。
铸造铝合金的保温时间比变形铝合金要长得多,通常由试验确定,一般的砂型铸件比同类型的金属型铸件要延长20%-25% 。
(3)冷却速度。
淬火时给予铸件的冷却速度越大,使固溶体自高温状态保存下来的过饱和度也越高,从而使铸件获得高的力学性能,但同时所形成的内应力也越大,使铸件变形的可能性也越大。
铝合金热处理工艺
铝合金热处理工艺铝合金热处理原理铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范,控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间并以一定的速度冷却,改变其合金的组织.其主要目的是提高合金的力学性能,增强耐腐蚀性能,改善加工性能,获得尺寸的稳定性。
铝合金热处理特点众所周知,对于含碳量较高的钢,经淬火后立即获得很高的硬度,而塑性则很低。
然而对铝合金则不然,铝合金刚淬火后,强度与硬度并不会立即升高,至于塑性非但没有下降,反而有所上升。
但这种淬火后的合金,放置一段时间(如4~6昼夜后),强度和硬度会显著提高,而塑性则明显降低。
淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象,称为时效。
时效可以在常温下发生,称自然时效,也可以在高于室温的某一温度范围(如100~200℃)内发生,称人工时效。
铝合金时效强化原理铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程,它不仅决定于合金的组成、时效工艺,还取决于合金在生产过程中萎缩造成的缺陷,特别是空位、位错的数量和分布等。
目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。
铝合金在淬火加热时,合金中形成了空位,在淬火时,由于冷却快,这些空位来不及移出,便被“固定”在晶体内。
这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。
由于过饱和固溶体处于不稳定状态,必然向平衡状态转变,空位的存在,加速了溶质原子的扩散速度,因而加速了溶质原子的偏聚。
硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。
淬火温度越高,空位浓度越大,硬化区的数量也就越多,硬化区的尺寸减小。
淬火冷却速度越大,固溶体内所固定的空位越多,有利于增加硬化区的数量,减小硬化区的尺寸。
沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度,即随温度增加固溶度增加,大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。
在时效热处理过程中,该合金组织有以下几个变化过程:形成溶质原子偏聚区-G·P(Ⅰ)区。
在新淬火状态的过饱和固溶体中,铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。
铝合金热处理工艺
铝合金热处理工艺1. 引言铝合金是一种重要的构件材料,在航空工业、汽车工业以及建筑领域有广泛的应用。
热处理是铝合金加工过程中不可或缺的步骤,通过控制合金材料的加热和冷却过程,可以改善其力学性能、耐蚀性能和热稳定性。
本文将介绍铝合金热处理工艺的基本原理、常用方法以及工艺参数的选择与控制。
2. 铝合金热处理原理铝合金热处理的基本原理是通过加热和冷却过程改变合金材料的晶体结构和组织,从而调控其力学性能。
主要包括以下几个步骤:2.1 固溶处理固溶处理是铝合金热处理的首要步骤,其目的是将合金材料中的固溶体中的溶质原子溶解到基体中,形成均匀的固溶体溶液。
固溶处理温度和时间的选择对于合金材料的性能具有重要影响。
2.2 冷却速率控制冷却速率控制是热处理过程中的关键步骤之一,它可以影响到合金材料的析出相、晶粒尺寸和组织结构。
通常通过调整冷却介质的性质和冷却方法来控制冷却速率。
2.3 时效处理时效处理是在固溶处理完成后,通过重新加热合金材料到一定温度并保持一段时间,使得合金中的析出物达到稳定状态。
时效处理可以进一步提高合金的强度和硬度。
3. 常用的铝合金热处理方法铝合金热处理方法种类繁多,常用的方法包括以下几种:3.1 溶解退火溶解退火是将铝合金加热到高温区,使固溶体中的溶质原子溶解于基体中,然后通过合适的冷却速度形成均匀的固溶体。
3.2 固溶处理固溶处理是将铝合金加热到固溶区,并在该温度下保持一段时间,使固溶体达到均匀溶解的状态。
固溶处理后的铝合金具有良好的可塑性和韧性。
3.3 加强时效处理加强时效处理是将铝合金在固溶处理后,重新加热到较低的温度并保持一定时间,以促使合金中的析出物形成并细化,从而提高其强度和硬度。
3.4 自然时效处理自然时效处理是将铝合金在固溶处理后,不进行额外的热处理,而是让其在室温下经过一定时间自行发生时效,适用于一些需要高韧性的应用。
4. 铝合金热处理工艺参数的选择与控制铝合金热处理工艺参数的选择与控制对最终的合金性能具有重要影响,以下是一些需要考虑的关键参数:4.1 加热温度加热温度是铝合金热处理中的关键参数之一,不同合金材料具有不同的加热温度范围,需要根据合金的性质和要求选择合适的加热温度。
铝合金材料的热处理工艺研究
铝合金材料的热处理工艺研究近年来,铝合金材料在工程领域中得到了广泛应用。
其轻质、高强度和良好的可塑性特性,使其成为替代钢铁材料的理想选择。
然而,铝合金材料的力学性能和耐腐蚀性还有待提高,其中热处理工艺的研究成为提高铝合金性能的关键环节。
热处理工艺是通过控制铝合金材料的加热和冷却过程,以达到材料组织和性能的改良。
其中最常用的热处理方法包括固溶处理、时效处理和淬火处理。
固溶处理是将铝合金材料加热至溶解温度,使合金元素均匀溶解在基体中,从而改善材料的可塑性。
时效处理是通过在固溶处理后进行适当的时效保温,使材料再结晶,达到强化和稳定性的提高。
而淬火处理则是通过迅速冷却,使合金元素排列得更加紧密,提高材料的硬度和强度。
在铝合金热处理的过程中,加热温度和时间、冷却速度以及固溶和时效的参数都对材料的性能影响巨大。
因此,对于不同种类的铝合金材料,需要具体设计适合其组织和性能改善的热处理工艺。
例如,在A6061铝合金中,经固溶处理可以提高材料的塑性和延展性,但同时也会降低强度。
因此,在固溶处理后,需要通过适当的时效处理来提高材料的强度。
通过控制时效温度和时间,可以实现固溶和时效处理的最佳组合,从而使铝合金材料达到理想的力学性能。
另外,冷却速度也是铝合金热处理中需要考虑的重要因素。
当材料迅速冷却时,合金元素的扩散速率减缓,容易形成致密的晶体结构,从而提高硬度和强度。
相反,当材料缓慢冷却时,合金元素的扩散速率加快,晶体结构较为疏松,材料的可塑性增加。
因此,在热处理工艺中,通过控制冷却速度,可以实现硬度和塑性之间的平衡,使铝合金材料具备理想的综合性能。
除了上述常规的热处理方法,近年来,新型热处理工艺也在不断涌现。
例如,等离子体强化技术、高温拉伸和冷间隙淬火等都在提高铝合金材料性能方面显示出潜力。
这些新工艺能够更加精确地控制材料的组织和性能,在提高材料力学性能的同时,还能降低能源消耗和环境污染。
总之,铝合金材料的热处理工艺对于提高材料的力学性能和耐腐蚀性具有重要作用。
铝及铝合金热处理工艺
1.铝及铝合金热处理工艺1.1 铝及铝合金热处理的作用将铝及铝合金材料加热到一定的温度并保温一定时间以获得预期的产品组织和性能。
1.2 铝及铝合金热处理的主要方法及其基本作用原理 1.2.1 铝及铝合金热处理的分类(见图1)均匀化退火中间退火成品退火回归图1铝及铝合金热处理分类1.2.2 铝及铝合金热处理基本作用原理(1)退火:产品加热到一定温度并保温到一定时间后以一定的冷却速度冷却到室温。
通过原子扩散、迁移,使之组织更加均匀、稳定、,内应力消除,可大大提高材料的塑性,但强度会降低。
① 铸锭均匀化退火:在高温下长期保温,然后以一定速度(高、中、低、慢)冷却,使铸锭化学成分、组织与性能均匀化,可提高材料塑性20%左右,降低挤压力20%左右,提高挤压速度15%左右,同时使材料表面处理质量提高。
② 中间退火:又称局部退火或工序间退火,是为了提高材料的塑性,消除材料内部加工应力,在较低的温度下保温较短的时间,以利于续继加工或获得某种性能的组合。
退火 铝及铝合金热处理固溶淬火时效 人工时效 多级时效欠时效离线淬火卧式淬火立式淬火自然时效过时效③完全退火:又称成品退火,是在较高温度下,保温一定时间,以获得完全再结晶状态下的软化组织,具有最好的塑性和较低的强度。
(2)固溶淬火处理:将可热处理强化的铝合金材料加热到较高的温度并保持一定的时间,使材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到铝基体中,形成过饱和固溶体,然后以快冷的方法将这种过饱和固溶体保持到室温,它是一种不稳定的状态,因处于高能位状态,溶质原子随时有析出的可能。
但此时材料塑性较高,可进行冷加工或矫直工序。
①在线淬火:对于一些淬火敏感性不高的合金材料,可利用挤压时高温进行固溶,然后用空冷(T5)或用水雾冷却(T6)进行淬火以获得一定的组织和性能。
②离线淬火:对于一些淬火敏感性高的合金材料必须在专门的热处理炉中重新加热到较高的温度并保温一定时间,然后以不大于15秒的转移时间淬入水中或油中,以获得一定的组织和性能,根据设备不同可分为盐浴淬火、空气淬火、立式淬火、卧式淬火。
2024铝合金(包铝)薄板t3、t361、t81、t861状态热处理工艺制度研究
2024铝合金是一种常见的铝合金材料,广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
其中,t3、t361、t81、t861等状态是2024铝合金经过不同热处理工艺后的不同状态。
这些状态具有不同的力学性能和加工性能,因此在不同应用场合下需要根据需要选择合适的热处理工艺制度。
下面分别介绍一下这几种状态的2024铝合金的热处理工艺制度:T3状态:T3状态是2024铝合金在高温下进行固溶处理后,再进行自然时效的一种状态。
其热处理工艺制度如下:(1) 固溶处理:将铝合金加热至500~525℃之间,保温一定时间后进行水淬。
(2) 自然时效:将淬火后的铝合金放置在室温下进行自然时效,时间为12~14小时。
T361状态:T361状态是2024铝合金在高温下进行固溶处理后,再进行人工时效的一种状态。
其热处理工艺制度如下:(1) 固溶处理:将铝合金加热至500~525℃之间,保温一定时间后进行水淬。
(2) 人工时效:将淬火后的铝合金加热至150~175℃之间,保温一定时间后进行时效。
T81状态:T81状态是2024铝合金在高温下进行固溶处理后,再进行变形加工,然后进行自然时效的一种状态。
其热处理工艺制度如下:(1) 固溶处理:将铝合金加热至500~525℃之间,保温一定时间后进行水淬。
(2) 变形加工:将淬火后的铝合金进行变形加工,如拉伸、弯曲等。
(3) 自然时效:将变形加工后的铝合金放置在室温下进行自然时效,时间为12~14小时。
T861状态:T861状态是2024铝合金在高温下进行固溶处理后,再进行变形加工,然后进行人工时效的一种状态。
其热处理工艺制度如下:(1) 固溶处理:将铝合金加热至500~525℃之间,保温一定时间后进行水淬。
(2) 变形加工:将淬火后的铝合金进行变形加工,如拉伸、弯曲等。
铝合金热处理t1至t6
铝合金热处理t1至t6引言铝合金热处理是制造业中常用的一种工艺,通过热处理可以改善铝合金的力学性能和耐腐蚀性能,提高产品的质量和使用寿命。
本文将介绍铝合金热处理过程中的六个阶段,即t1至t6,并详细探讨每个阶段的目的、方法和影响因素。
t1阶段:固溶处理目的固溶处理是铝合金热处理过程中的第一个阶段,其主要目的是使合金中的硬质相(例如硬化相、析出相等)溶解到基体中,从而达到均匀固溶的目的。
方法固溶处理是在固溶温度下进行的,一般为合金的固相区域。
固溶处理常用的方法有两种:急冷和慢冷。
急冷可以增加固溶度,但可能引起变形和内应力;慢冷可以减轻变形和内应力,但固溶度较低。
影响因素固溶处理的效果受到多种因素的影响,包括固溶温度、固溶时间和冷却速度等。
较高的固溶温度和适当的固溶时间可以增加溶解度,而较快的冷却速度可以提高合金的强度。
t2阶段:淬火处理目的淬火处理是铝合金热处理过程中的第二个阶段,其主要目的是通过快速冷却使合金中的溶质迅速固溶,以增加合金的硬度和强度。
淬火处理一般使用水或其他冷却介质进行。
通过快速冷却,合金中的溶质无法析出形成稳定的析出相,从而增加合金的强度。
影响因素淬火处理的效果受到多种因素的影响,包括冷却介质的选择、冷却速度和冷却时间等。
适当选择冷却介质、控制冷却速度和冷却时间可以获得理想的淬火效果。
t3阶段:弥散处理目的弥散处理是铝合金热处理过程中的第三个阶段,其主要目的是通过合金的再固溶使其组织由固溶相+重析出相变为固溶相+细小析出相,从而提高合金的强度和耐磨性。
方法弥散处理一般在较低的温度下进行,通过再固溶使合金中的析出相变得更加细小、均匀。
影响因素弥散处理的效果受到多种因素的影响,包括再固溶温度、再固溶时间和再固溶速率等。
适当选择再固溶温度和控制再固溶时间和速率可以获得理想的弥散处理效果。
t4阶段:时效处理目的时效处理是铝合金热处理过程中的第四个阶段,其主要目的是通过在适当温度下保持合金一定时间,使析出相成熟和再结晶,从而提高合金的强度和韧性。
压铸铝合金热处理工艺
压铸铝合金热处理工艺
压铸铝合金热处理工艺包括以下几个步骤:
1. 退火:将铝合金铸件加热至一定温度,保持一定时间,然后缓慢冷却,以消除铸件中的内应力,提高铸件的塑性和韧性。
2. 固溶处理:将铝合金铸件加热至一定温度,保持一定时间,使铸件中的强化相溶解,以获得均匀的单相固溶体,提高铸件的强度和耐腐蚀性。
3. 时效处理:将铝合金铸件加热至一定温度,保持一定时间,然后缓慢冷却,使铸件中的强化相重新析出,以提高铸件的强度和硬度。
4. 淬火:将铝合金铸件加热至一定温度,保持一定时间,然后迅速冷却,以获得高强度和高硬度的铸件。
5. 回火:将铝合金铸件加热至一定温度,保持一定时间,然后缓慢冷却,以消除铸件中的内应力,提高铸件的塑性和韧性。
在实际生产中,根据铝合金铸件的性能要求和生产条件,选择合适的热处理工艺,以获得最佳的力学性能和使用性能。
2024铝合金t351热处理工艺
2024铝合金t351热处理工艺
2024 铝合金 T351 是一种高强度、高硬度的铝合金,常用于制造飞机、汽车、船舶等制造业中的零件。
为了获得最佳的性能,通常会进行热处理工艺来强化铝合金。
以下是 2024 铝合金 T351 热处理工艺:
1. 预热:将铝合金工件加热至高温并保持一段时间,以消除加工应力和均匀化合金元素。
通常预热温度为 500-600°C,时间根据工件大小和形状而定,一般在 10-30 分钟之间。
2. 淬火:将预热后的铝合金工件迅速加热至高温 (一般大于850°C),并在水中或油中快速冷却,以获得镜面硬度和高强度。
淬火后,铝合金工件需要在空气中冷却并室温存放。
3. 回火:将淬火后的铝合金工件加热至高温,一般大于 300°C,并在空气中冷却,以消除淬火应力和提高韧性。
回火后,铝合金工件需要室温存放。
4. 电镀:热处理后的铝合金工件可以进行电镀,以获得更好的表面质量和性能。
常见的电镀工艺包括锌合金电镀、铝合金电镀等。
需要注意的是,不同的热处理工艺会影响 2024 铝合金 T351 的性能和质量,因此需要根据具体需求选择适合的热处理工艺。
同时,热处理工艺需要严格控制温度、时间、冷却方式等参数,以确保铝合金工件达到所需的性能和质量。
铝合金的热处理工艺
铝的热处理工艺铝的热处理:利用溶体化处理、时效硬化处理可以调整铝合金的强度、成型性以及其他一些性质。
一般利用溶体化处理+淬火处理+时效硬化处理来进行。
溶体化处理(固溶化热处理)/ Solution Treatment:对合金来说,一般温度越高,加入基本金属中的合金元素越容易溶化。
与此相应,加热到合金固有的温度后进行急速冷却的话,低温下应该析出的合金元素会呈现固溶(溶化)状态。
非铁金属(主要是铝合金)中叫溶体化处理,不锈钢中叫做固溶化热处理。
时效硬化/ Age Hardening:经过固溶化热处理后的合金,本来在低温下就可以析出的合金元素通过急速冷却后析出不久又变为了强行溶化的状态,不稳定。
这是随着时间的流逝,物品为变回原来稳定的状态而产生的析出。
这种析出的结晶不易滑动且较硬。
这个叫做“时效硬化”或者“析出硬化”。
在时效硬化中有常温时效硬化和人工时效硬化,后者叫做“析出硬化处理”。
常温时效硬化:在常温中自然通过时效硬化。
析出时效硬化:温度定在100~200℃中进行加热。
铝的调质记号:经过冷间加工、溶体化处理、时效硬化处理、退火等可以调整铝合金的强度、成型性以及其他的性质。
通过此类操作达到所定性质的过程叫调质,调质的种类叫质别。
基本记号:F:刚造出来的产品O:退火后的产品H:加工硬化后的产品W:溶体化处理后的产品T:指利用热处理达到F、O、H以外的稳定的质别的产品T1:从高温加工至冷却后,通过自然时效硬化的产品T2:从高温加工至冷却后,进行冷间加工,然后通过自然时效硬化的产品T3:溶体化处理后,进行冷间加工,然后通过自然时效硬化的产品T4:溶体化处理后,通过自然时效硬化的产品T5:从高温加工至冷却后,通过人工时效硬化的产品T6:溶体化处理后,通过人工时效硬化的产品T7:溶体化处理后,通过稳定化处理的产品T8:溶体化处理后,进行冷间加工,然后通过人工时效硬化的产品T9:溶体化处理后,通过人工时效硬化,然后再进行冷间加工的产品T10:从高温加工到冷却后,进行冷间加工,然后通过人工时效硬化的产品T6处理(热处理工艺的温度变化曲线):此处仅仅例举常用的T6处理,其他处理工艺的温度变化曲线可以类推。
7050铝合金热处理工艺
7050铝合金热处理工艺
7050铝合金是一种高强度、高韧性的铝合金材料,具有优良的抗疲劳性能和高温强度。
其热处理工艺主要包括以下几个步骤:
1. 退火处理:将铝合金材料加热到450-500℃,保温一段时间后缓慢冷却,以消除应力、提高材料的塑性和韧性。
2. 淬火处理:将铝合金材料加热到500-550℃,保温一段时间后迅速冷却,使材料获得所需的强度和硬度。
3. 回火处理:将淬火后的铝合金材料加热到150-250℃之间,保温一段时间后缓慢冷却,以调整材料的硬度和韧性。
4. 表面处理:对铝合金材料进行表面处理,如阳极氧化、喷砂、喷涂等,以提高材料的耐腐蚀性和美观度。
需要注意的是,热处理工艺的具体参数和步骤应根据具体的铝合金材料和加工要求进行调整和优化。
同时,热处理过程中应严格控制温度、时间和冷却速度等参数,以保证材料的性能和质量。
6061-t6热处理工艺
6061-t6热处理工艺
6061-T6的热处理工艺主要包括以下步骤:
固溶处理:将6061铝材加热到480℃-530℃的温度范围内,保持一定时间,然后快速冷却至室温。
这个过程会使合金中的Mg2Si溶解在铝基质中,形成T4状态。
再结晶退火(O状态):在T4状态下,将6061铝材再次加热到300℃-350℃的温度范围内,以促进材料再结晶,并保持一定时间。
之后,将其自然冷却至室温,形成O状态。
热处理强化(T6状态):在O状态下,将6061铝材再次加热到530℃左右的温度范围内,并保持一定时间。
然后通过水淬或其他方法来迅速冷却,以获得最终的T6状态。
这个过程可以增强合金的硬度和强度,提高其耐腐蚀性能。
铝合金热处理t4,t6工艺
铝合金热处理t4,t6工艺
铝合金是一种常用的轻质材料,广泛应用于航空、汽车、电子、建筑等领域。
为了提高其强度和硬度,常常需要进行热处理。
在铝合金热处理中,最常用的工艺是T4和T6工艺。
T4工艺是在铝合金经过固溶处理后,进行自然冷却。
这种工艺
能够提高铝合金的强度和硬度,同时保持其良好的可加工性和可塑性。
此外,T4工艺还能够提高铝合金在高温下的稳定性,从而提高其耐
腐蚀性和耐热性。
T6工艺是在T4工艺的基础上进行人工时效处理。
该工艺能够进一步提高铝合金的强度和硬度,同时降低其可塑性和可加工性。
T6
工艺还能够提高铝合金的耐热性和耐磨性,使其更适用于高强度、高温和高磨损环境下的应用。
总体而言,T4工艺适用于要求铝合金同时具有高强度和可加工
性的情况,而T6工艺则适用于要求铝合金具有更高强度和耐热性的
情况。
铝合金热处理的选取应根据具体使用环境和要求进行合理选择。
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铝合金的热处理工艺
铝合金的热处理铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大,因而在热处理时也有所不同.前者保温时间长,一般都在2h以上,而后者保温时间短,只要几十分钟.因为金属型铸件、低压铸造件铸造铝合金的金相组织比变形铝合金的金相组织粗大,因而在热处理时也有所不同.前者保温时间长,一般都在2h以上,而后者保温时间短,只要几十分钟.因为金属型铸件、低压铸造件、差压铸造件是在比较大的冷却速度和压力下结晶凝固的,其结晶组织比石膏型、砂型铸造的铸件细很多,故其在热处理时的保温也短很多.铸造铝合金与变形铝合金的另一不同点是壁厚不均匀,有异形面或内通道等复杂结构外形,为保证热处理时不变形或开裂,有时还要设计专用夹具予以保护,并且淬火介质的温度也比变形铝合金高,故一般多采用人工时效来缩短热处理周期和提高铸件的性能.一、热处理的目的铝合金铸件热处理的目的是提高力学性能和耐腐蚀性能,稳定尺寸,改善切削加工和焊接等加工性能.因为许多铸态铝合金的机械性能不能满足使用要求,除Al-Si 系的ZL102,Al-Mg系的ZL302和Al-Zn系的ZL401合金外,其余的铸造铝合金都要通过热处理来进一步提高铸件的机械性能和其它使用性能,具体有以下几个方面:1消除由于铸件结构如璧厚不均匀、转接处厚大等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应力; 2提高合金的机械强度和硬度,改善金相组织,保证合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能; 3稳定铸件的组织和尺寸,防止和消除高温相变而使体积发生变化; 4消除晶间和成分偏析,使组织均匀化.二、热处理方法1、退火处理退火处理的作用是消除铸件的铸造应力和机械加工引起的内应力,稳定加工件的外形和尺寸,并使Al-Si系合金的部分Si结晶球状化,改善合金的塑性.其工艺是:将铝合金铸件加热到280-300℃,保温2-3h,随炉冷却到室温,使固溶体慢慢发生分解,析出的第二质点聚集,从而消除铸件的内应力,达到稳定尺寸、提高塑性、减少变形、翘曲的目的.2、淬火淬火是把铝合金铸件加热到较高的温度一般在接近于共晶体的熔点,多在500℃以上,保温2h以上,使合金内的可溶相充分溶解.然后,急速淬入60-100℃的水中,使铸件急冷,使强化组元在合金中得到最大限度的溶解并固定保存到室温.这种过程叫做淬火,也叫固溶处理或冷处理.3、时效处理时效处理,又称低温回火,是把经过淬火的铝合金铸件加热到某个温度,保温一定时间出炉空冷直至室温,使过饱和的固溶体分解,让合金基体组织稳定的工艺过程.合金在时效处理过程中,随温度的上升和时间的延长,约经过过饱和固溶体点阵内原子的重新组合,生成溶质原子富集区称为G-PⅠ区和G-PⅠ区消失,第二相原子按一定规律偏聚并生成G-PⅡ区,之后生成亚稳定的第二相过渡相,大量的G-PⅡ区和少量的亚稳定相结合以及亚稳定相转变为稳定相、第二相质点聚集几个阶段.时效处理又分为自然时效和人工时效两大类.自然时效是指时效强化在室温下进行的时效.人工时效又分为不完全人工时效、完全人工时效、过时效3种.1不完全人工时效:把铸件加热到150-170℃,保温3-5h,以获得较好抗拉强度、良好的塑性和韧性,但抗蚀性较低的热处理工艺; 2完全人工时效:把铸件加热到175-185℃,保温5-24h,以获得足够的抗拉强度即最高的硬度但延伸率较低的热处理工艺; 3过时效:把铸件加热到190-230℃,保温4-9h,使强度有所下降,塑性有所提高,以获得较好的抗应力、抗腐蚀能力的工艺,也称稳定化回火.4、循环处理把铝合金铸件冷却到零下某个温度如-50℃、-70℃、-195℃并保温一定时间,再把铸件加热到350℃以下,使合金中度固溶体点阵反复收缩和膨胀,并使各相的晶粒发生少量位移,以使这些固溶体结晶点阵内的原子偏聚区和金属间化合物的质点处于更加稳定的状态,达到提高产品零件尺寸、体积更稳定的目的.这种反复加热冷却的热处理工艺叫循环处理.这种处理适合使用中要求很精密、尺寸很稳定的零件如检测仪器上的一些零件.一般铸件均不作这种处理.5、铸造铝合金热处理状态代号及含义代号合金状态热处理的作用或目的说明T1 人工时效在金属型或湿砂型铸造的合金,因冷却速度较快,已得到一定程度的过饱和固溶体,即有部分淬火效果.再作人工时效,脱溶强化,则可提高硬度和机械强度,改善切削加工性. 对提高Zl104、ZL105等合金的强度有效.T2 退火主要作用在于消除铸件的内应力铸造应力和机加工引起的应力,稳定铸件尺寸,并使Al-Si系合金的Si晶体球状化,提高其塑性. 对Al-Si系合金效果比较明显,退火温度280-300℃,保温时间为2-4h.T4 固溶处理淬火加自然时效通过加热保温,使可溶相溶解,然后急冷,使大量强化相固溶在α固溶体内,获得过饱和固溶体,以提高合金的硬度、强度及抗蚀性. 对Al-Mg系合金为最终热处理,对需人工时效的其它合金则是预备热处理.T5 固溶处理淬火加不完全人工时效用来得到较高的强度和塑性,但抗蚀性会有所下降,非凡是晶间腐蚀会有所增加. 时效温度低,保温时间短,时效温度约150-170℃,保温时间为3-5h.T6 固溶处理淬火加完全人工时效用来获得最高的强度,但塑性和抗蚀性有所降低. 在较高温度和较长时间内进行.适用于要求高负荷的零件,时效温度约175-185℃,保温时间5h以上.T7 固溶处理淬火加稳定化回火用来稳定铸件尺寸和组织,提高抗腐蚀非凡是抗应力腐蚀能力,并保持较高的力学性能. 多在接近零件的工作温度下进行.适合300℃以下高温工作的零件,回火温度为190-230℃,保温时间4-9h.T8 固溶处理淬火加软化回火使固溶体充分分解,析出的强化相聚集并球状化,以稳定铸件尺寸,提高合金的塑性,但抗拉强度下降. 适合要求高塑性的铸件,回火温度约230-330℃,保温时间3-6h.T9 循环处理用来进一步稳定铸件的尺寸外形.其反复加热和冷却的温度及循环次数要根据零件的工作条件和合金的性质来决定. 适合要求尺寸、外形很精密稳定的零件.三、热处理工艺1、铸造铝合金热处理工艺参数合金牌号合金代号热处理固溶处理时效处理保温后空冷加热温度℃ 保温时间h 淬火温度℃ 加热温度℃ 保温时间hZAlSi7Mg ZL101 T2 - - - 300±10 2-4T4 535±5 2-6 20-100 - -T5 535±5 2-6 20-100 150±5 2-4T6 535±5 2-6 20-100 200±5 2-5T7 535±5 2-6 80-100 225±5 3-5T5 二阶段535±5 2-6 20-100 190±10150±5 2ZAlSi7MgA ZL101A T1 - - - 190±5 3-4T2 - - - 300±10 2-4T4 535±5 10-16 20-100 - -T5 535±5 10-16 20-100 175±5 6ZAlSi12 ZL102 T2 - - - 300±10 2-4ZAlSi9Mg ZL104 T1 - - - 175±5 5-17T6 535±5 2-6 20-100 175±5 10-15ZAlSi5Cu1Mg ZL105 T1 - - - 180±5 5-10T5 525±5 3-5 20-100 175±5 5-10T6 525±5 3-5 20-100 200±5 3-5T7 525±5 3-5 20-100 230±10 3-5ZAlSi5Cu1MgA ZL105A T1 - - - 180±5 5-10 T5 525±5 3-5 20-100 175±5 5-10T6 525±5 3-5 20-100 200±5 3-5T7 525±5 3-5 20-100 230±10 3-5T8 525±5 3-5 20-100 250±10 3-5ZAlSi8Cu1Mg ZL106 T1 - - - 200±10 5-8T2 - - - 280±10 5-8T5 515±5 4-8 20-100 170±5 8-16T7 515±5 4-8 20-100 230±5 3-5ZAlSi7Cu4 ZL107 T6 515±5 5-7 20-100 170±10 5-7ZAlSi12Cu2Mg1 ZL108 T1 - - - 190±5 8-12T6 515±5 6-8 20-70 175±5 14-18T7 515±5 3-8 20-70 240±10 6-10ZAlSi12Cu1Mg1Ni1 ZL109 T1 - - - 205±5 8-12T6 515±5 6-8 20-70 180±5 14-18ZA lSi9Cu2Mg ZL111 T6 520±5 4-6 20-70 180±5 6-8ZAlSi7Mg1A ZL114A T5 535±5 2-7 20-100 150±5 1-3T6 540±5 8-12 65-100 160±5 3-5ZALSi5Zn1Mg ZL115 T4 550±5 16 65-100 - -T5 550±5 16 65-100 160±5 4ZAlSi8MgBe ZL116 T1 - - - 190±5 3-4T2 - - - 300±10 2-4T4 535±5 10-16 20-100 - -T5 535±5 10-16 20-100 175±5 6T6 535±5 10-16 20-100 160±5 3-8ZAlCu5Mn ZAlCu5MnA ZL201 ZL201A T4 545±5 10-12 20-100 - - T5 545±5 5-9 20-100 175±5 3-6T7 545±5 5-9 20-100 250±10 3-10ZAlCu10 ZL202 T2 - - - 290±5 3ZAlCu4 ZL203 T4 515±5 10-15 20-100 - -T5 515±5 10-15 20-100 150±5 2-4ZAlCu5MnCdA ZL204A T6 535±5 7-9 40-100 175±5 3-5T7 535±5 7-9 40-100 190±5 3-5ZAlCu5MnCdVA ZL205A T5 535±5 10-15 20-60 155±5 8-10T6 535±5 10-15 20-60 175±5 3-5T7 535±5 10-15 20-60 195±5 3-5ZAlRE5Cu3Si2 ZL207 T1 - - - 200±5 5-10ZAlMg10 ZL301 T4 430±10 20 100或油 - -ZAlMg8Zn1 ZL305 T4 455±5 6-8 80-100 - -ZAlZn11Si7 Zl401 T1 - - - 200±10 5-10T2 - - - 300±10 2-4ZAlZn6Mg ZL402 T1 - - - 175±5 6-8T5 - - - 室温 20天T5 - - - 175±5 6-82、热处理操作技术要点1热处理前应检查热处理设备、辅助设备、仪表等是否合格和正常,炉膛各处的温度差是否在规定的范围之内±5℃;2装炉前应吹砂或冲洗,应无油污、脏物、泥土,合金牌号不应相混;3形性状易产生翘曲的铸件应放在专用的底盘或支架上,不答应有悬空的悬臂部分;4检查铸件性能的单铸或附铸试棒应随零件一起同炉处理,以真实反映铸件的性能;5在保温期间应随时检查、校正炉膛各处温度,防止局部高温或烧化;6在断电后短时间不能恢复时,应将在保温中的铸件迅速出炉淬火,等恢复正常后,再装炉、保暖和进行热处理;7在硝盐槽中淬过火的铸件,应在淬火后立即用热水冲洗,消除残盐,防止腐蚀;8发现淬火后铸件变形,应立即予以校正;9要时效处理的零件,应在淬火后内进行时效处理;10如在热处理后发现性能不合格,可重复进行热处理,但次数不得超过2次;11应根据铸件结构外形、尺寸、合金特性等制定的热处理工艺进行热处理.3、热处理缺陷的产生原因和消除与预防办法缺陷名称缺陷表现产生原因消除与预防办法力学性能不合格退火状态δ5偏低,淬火或时效处理后强度和延伸率不合格. 退火温度偏低或保温时间不足,或冷却太快;淬火温度偏低或保温时间不够,或冷却速度太慢淬火介质温度过高;不完全人工时效和完全人工时效温度偏高,或保温时间偏长,合金的化学成分出现偏差. 再次退火,提高温度或延长保温时间;提高淬火温度或延长保温时间,降低淬火介质温度;如再次淬火,则要调整其后的时效温度和时间;如成分出现偏差,则要根据具体的偏差元素、偏差量、改变或调整重复热处理参数.变形、翘曲热处理后,或之后的机械加工中反映出来的铸件的尺寸、外形变化. 加热速度或淬火冷却速度太快太激烈;淬火温度太高;铸件的设计结构不合理如两连接壁的壁厚相差太大,框形结构中加强筋太薄或太细小;淬火时工件下水方向不当及装料方法不当. 降低升温速度,提高淬火介质温度,或换成冷却速度稍慢的淬火介质以防止合金内产生残余应力;在厚壁或薄壁部位涂敷涂料或用石棉纤维等隔热材料包覆薄壁部位;根据铸件结构、外形选择合理的下水方向或采用专用防变形的夹具;变形量不大的部位,则可在淬火后立即予以矫正.裂纹淬火后的铸件表面用肉眼可以看到的明显的裂纹或通过荧光检查肉眼看不到的微细裂纹.裂纹多曲折不直并呈暗灰色. 加热速度太快,淬火时冷却太快淬火温度过高或淬火介质温度过低,或淬火介质速度太快;铸件结构设计不合理两连接壁壁厚差太大,框形件中间的加强筋太薄或太细小;装炉方法不当或下水方向不对;炉温不均匀,使铸件温度不均匀. 减慢升温速度或采取等温淬火工艺;提高淬火介质温度或换成冷却速度慢的淬火介质;在壁厚或薄壁部位涂敷涂料或在薄壁部位包复石棉等隔热材料;采用专用防开裂的淬火夹具,并选择正确的下水方向.过烧铸件表面有结瘤,合金的延伸率大大下降. 合金中的低熔点杂质元素如Cd、Si、Sb等的含量过高;加热不均匀或加热太快;炉内局部温度超过合金的过烧温度;测量和控制温度的仪表失灵,使炉内实际温度超过仪表指示温度值. 严格控制低熔点合金元素的含量不超标;以不超过3℃/min的速度缓慢升温;检查和控制炉内各区温度不超过±5℃;定期检查或校准测控仪表,确保仪表测温、示温、控温准确无误.表面腐蚀铸件的表面出现斑纹或块状等与铝合金铸件表面的不同色泽. 硝盐液中氯化物含量超标>%而对铸件表面尤其是疏松、缩孔处造成腐蚀;从硝盐槽中取出后没得到充分的清洗,硝盐粘附在铸件表面尤其是窄缝隙、盲孔、通道中造成腐蚀;硝盐液中混有酸或碱或铸件放在浓酸或浓碱四周受到腐蚀. 尽量缩短铸件从炉内移到淬火槽的时间;检查硝盐中氯化物的含量是否超标,如超标,则应降低其含量或浓度,从硝盐槽中加热的铸件应立即用温水或冷水冲洗干净;检查硝盐中酸和碱的含量,如有酸或碱则应中和或停止使用;不把铝合金铸件放在有浓酸或浓碱的四周.淬火不均匀铸件的厚大部位的延伸率和硬度低非凡是其内部中心,薄壁部位硬度高非凡是其表层. 铸件加热和冷却不均匀,厚大部位冷却慢,热透性差. 重新作热处理,降低升温速度,延长保温时间,使厚薄部位温度均衡;在厚壁部位涂敷保温性的涂料或包覆石棉等隔热性材料,尽量使铸件各部位同时冷却;使厚大部位先下水;换成有机淬火剂,降低冷却速度.四、热处理设备、材料1、热处理设备的主要技术要求1由于铝合金淬火和时效温度温差范围不大因其淬火温度接近合金内低熔点共晶成分的熔点,故其炉内的温度差应控制在±5℃;2要求测温、控温仪表灵敏、准确,以确保温度在上述误差范围内;3炉内各区的温度应均匀,差别在1-2℃的范围内;4淬火槽有加热装置和循环装置,保证水的加热和温度均匀;5应定期检查并更换已污染的冷却水.2、淬火介质淬火介质是保证实现各种热处理目的或作用的重要因素.淬火介质的冷却速度越高,铸件冷却的越激烈快,金属组织中α固溶体的过饱和程度越高,铸件的力学性能也就越好,因为大量的金属间化合物等强化相被固溶到Al的α固溶体中去了.淬火介质按其对铸件的冷却速度的快慢依次为:干冰和丙酮的混合物-68℃、冰水、室温的水、80-90℃的水、100℃的水、经雾化过的水、各种油菜籽油等、加热到200-220℃的各种油、空气等.近年国内研制出来的铝合金淬火介质CL-1的冷却速度介于水和油之间,它可以任何比例与水互溶,其混合比例不同,冷却速度各异,故很便于根据淬火对象调整其冷却速度.它淬火之后无须再进行冲洗且表面光洁,对铸件无污染、无毒害,且能防锈.其主要技术指标是,外观:淡黄色到黄色粘稠状均匀液体,密度:,粘度Y38:≥154MPa·s,逆熔点:80-87℃,折光n:,临界冷却速度:≥260℃/s450-260℃.CL-1有机淬火剂水溶液之所以具有优良的淬火特性,其机理是此溶液在对工件的淬火过程中,可在温度升到一定值时,从水溶液中析出有机成分并分解,并在工件的表面形成一层均匀的导电性薄膜,淬火气泡对工件是直接作用在此薄膜上,而不是直接作用在工件上,从而降低了形成淬火应力的直接捶击作用,因而减少了工件的变形和裂纹,并且在淬火之后,水溶液冷却到一定温度时,此有机薄膜又溶于水溶液中,恢复成原来的均匀的水溶液状态,不妨碍重复使用效果.3、测温、控温仪表及材料测温、控温仪表的精度不应低于级,热处理加热炉应配有能自动测暖和控温的自动记录、自动报警、自动断电、复电的装置和仪表,以保证炉内温度显示和控制准确及温度均匀.热电偶用镍铬-镍硅、镍铬-镍铝质的直径为的偶丝.为提高温度仪的灵敏度、缩小温度的波动范围,最好使用Ф的上述材质的偶丝.并在使用前和使用过程每3个月1次检测、校准1次.。
1系铝合金热处理工艺
1系铝合金热处理工艺
1系铝合金是指含铜、镁、锌等元素的铝合金,具有较高的强度和耐腐蚀性能。
热处理是常用的改善铝合金性能的方法之一。
本文将介绍1系铝合金的热处理工艺及其作用。
1. 固溶处理:固溶处理是1系铝合金最常用的热处理工艺。
其主要目的是溶解合金中的析出相,使合金达到均匀固溶状态。
固溶处理温度一般在480-520°C之间,时间根据合金厚度和成分而定。
2. 淬火处理:淬火处理是在固溶处理后,迅速将合金冷却到室温,以固定固溶体的性能。
淬火可以通过水淬、油淬、气淬等方式进行。
淬火处理可以增加合金的强度和硬度,但可能会降低塑性和韧性。
3. 时效处理:时效处理是在固溶处理和淬火处理后,将合金在适当温度下保持一段时间,使析出相再次发生。
时效处理可以进一步提高1系铝合金的强度和耐腐蚀性能。
时效处理温度一般在150-200°C之间,时间从几小时到几十小时不等。
4. 冷变形与再时效处理:冷变形是通过冷轧、冷拔等方式对1系铝合金进行塑性变形,从而增加其强度。
再时效处理是在冷变形后进行的时效处理,以进一步提高合金的性能。
5. 热处理后的1系铝合金具有较高的强度、硬度和耐腐蚀性能,广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
例如,航空航天中常用的铝合金7075就是1系铝合金经过固溶、淬火和时效处理后得到的。
总结起来,1系铝合金的热处理工艺包括固溶处理、淬火处理、时效处理、冷变形与再时效处理等。
这些工艺可以显著提高合金的强度和耐腐蚀性能,使其在各个领域得到广泛应用。
希望通过本文的介绍,读者对1系铝合金的热处理工艺有所了解。
铝合金加工制品的热加工制备与热处理工艺
鋁合金加工制品的热加工制备与热处理工艺一、引言随着工业化进程的快速发展,铝合金作为高性能材料,受到了广泛的关注和应用。
其中,铝合金加工制品作为铝合金应用的重要一环,其在现代化工、制造业、航空航天和交通运输等领域占有重要地位。
热加工制备和热处理技术是铝合金加工制品生产过程中不可或缺的环节,本文将重点讨论铝合金加工制品的热加工制备和热处理工艺。
二、铝合金加工制品的热加工制备技术铝合金加工制品的热加工制备技术是指将铝合金加工制品在高温下进行成形加工的过程。
热加工制备技术的主要形式有挤压、锻造、轧制和铸造等。
1.挤压技术挤压是一种将铝棒或铝管材通过挤压机中的模具,在高温下进行挤压变形的加工方法,挤压制品的截面形状多为实心或中空形状,具有加工精度高、内部组织致密等优点,因此在航空、航天等领域得到广泛应用。
2.锻造技术锻造是铝合金加工制品加工过程中最常用的热加工方法之一,其主要原理是通过高温下对铝棒或铝板等进行压制或拉伸,改变其形状和机械性能。
锻造加工制品的晶粒细化,强度和硬度都较高,适用范围广泛,如汽车、工程机械、高速列车等。
3.轧制技术轧制是把铝制品在高温下通过辊压加工,从而改变其厚度、宽度和长度的过程。
轧制加工制品晶粒细致,所以强度高、塑性好、表面质量高,广泛应用于家电、电子等领域。
4.铸造技术铸造是将铝液铸入模具中,在高温下进行固化自然冷却的加工方法,其制品具有形状多样、尺寸精度高等特点。
铸造加工制品广泛使用于土木工程、交通运输、建筑等领域,并逐渐进军高端装备制造。
三、铝合金加工制品的热处理工艺铝合金加工制品的热处理工艺是指将制品在高温条件下进行一定时间的加热、保温和冷却处理,从而改善其组织性能和机械性能。
目前,热处理工艺已经成为铝合金加工制品生产过程中非常重要的环节,其主要分为固溶处理和时效处理两个阶段。
1.固溶处理固溶处理是指铝合金加工制品在高温下加热一定时间后,以快速冷却的方式使晶粒重新重新排列组织,从而达到提高其强度和塑性的目的。
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铝合金热处理工艺
铝合金热处理原理
铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范,控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间以一定的速度冷却,改变其合金的组织,其主要目的是提高合金的力学性能,增强耐腐蚀性能,改善加工型能,获得尺寸的稳定性。
3.1.1铝合金热处理特点
众所周知,对于含碳量较高的钢,经淬火后立即获得很高的硬度,而塑性则很低。
然而对铝合金并不然,铝合金刚淬火后,强度与硬度并不立即升高,至于塑性非但没有下降,反而有所上升。
但这种淬火后的合金,放置一段时间(如4~6昼夜后),强度和硬度会显著提高,而塑性则明显降低。
淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象,称为时效。
时效可以在常温下发生,称自然时效,也可以在高于室温的某一温度范围(如100~200℃)内发生,称人工时效。
3.1.2铝合金时效强化原理
铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程,它不仅决定于合金的组成、时效工艺,还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷,特别是空位、位错的数量和分布等。
目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。
铝合金在淬火加热时,合金中形成了空位,在淬火时,由于冷却快,这些空位来不及移出,便被“固定”在晶体内。
这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。
由于过饱和固溶体处于不稳定状态,必然向平衡状态转变,空位的存在,加速了溶质原子的扩散速度,因而加速了溶质原子的偏聚。
硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。
淬火温度越高,空位浓度越大,硬化区的数量也就越多,硬化区的尺寸减小。
淬火冷却速度越大,固溶体内所固定的空位越多,有利于增加硬化区的数量,减小硬化区的尺寸。
沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度,即随温度增加固溶度增加,大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。
沉淀硬化所要求的溶解度-温度关系,可用铝铜系的Al-4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。
图3-1铝铜系富铝部分的二元相图,在548℃进行共晶转变L→α+θ(Al2Cu)。
铜在α相中的极限溶解度5.65%(548℃),随着温度的下降,固溶度急剧减小,室温下约为0.05%。
在时效热处理过程中,该合金组织有以下几个变化过程:
3.1.2.1 形成溶质原子偏聚区-G•P(Ⅰ)区
在新淬火状态的过饱和固溶体中,铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。
时效初期,即时效温度低或时效时间短时,铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集,形成溶质原子偏聚区,称G•P(Ⅰ)区。
G•P(Ⅰ)区与基体α保持共格关系,这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区,故使合金的强度、硬度升高。
3.1.2.2 G•P区有序化-形成G•P(Ⅱ)区
随着时效温度升高或时效时间延长,铜原子继续偏聚并发生有序化,即形成G•P(Ⅱ)区。
它与基体α仍保持共格关系,但尺寸较G•P(Ⅰ)区大。
它可视为中间过渡相,常用θ”表示。
它比G•P(Ⅰ)区周围的畸变更大,对位错运动的阻碍进一步增大,因此时效强化作用更大,θ”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。
3.1.2.3形成过渡相θ′
随着时效过程的进一步发展,铜原子在G•P(Ⅱ)区继续偏聚,当铜原子与铝原子比为1:2时,形成过渡相θ′。
由于θ′的点阵常数发生较大的变化,故当其形成时与基体共格关系开始破坏,即由完全共格变为局部共格,因此θ′相周围基体的共格畸变减弱,对位错运动的阻碍作用亦减小,表现在合金性能上硬度开始下降。
由此可见,共格畸变的存在是造成合金时
效强化的重要因素。
3.1.2.4 形成稳定的θ相
过渡相从铝基固溶体中完全脱溶,形成与基体有明显界面的独立的稳定相Al2Cu,称为θ相此时θ相与基体的共格关系完全破坏,并有自己独立的晶格,其畸变也随之消失,并随时效温度的提高或时间的延长,θ相的质点聚集长大,合金的强度、硬度进一步下降,合金就软化并称为“过时效”。
θ相聚集长大而变得粗大。
铝-铜二元合金的时效原理及其一般规律对于其他工业铝合金也适用。
但合金的种类不同,形成的G•P区、过渡相以及最后析出的稳定性各不相同,时效强化效果也不一样。
几种常见铝合金系的时效过程及其析出的稳定相列于表3-1。
从表中可以看到,不同合金系时效过程亦不完全都经历了上述四个阶段,有的合金不经过G•P(Ⅱ)区,直接形成过渡相。
就是同一合金因时效的温度和时间不同,亦不完全依次经历时效全过程,例如有的合金在自然时效时只进行到G•P(Ⅰ)区至G•P(Ⅱ)区即告终了。
在人工时效,若时效温度过高,则可以不经过G•P区,而直接从过饱和固溶体中析出过渡相,合计时效进行的程度,直接关系到时效后合金的结构和性能。
表3-1几种铝合金系的时效过程及其析出稳定的强化相
3.1.3影响时效的因素
3.1.3.1从淬火到人工时效之间停留时间的影响
研究发现,某些铝合金如Al-Mg-Si系合金在室温停留后再进行人工时效,合金的强度指标达不到最大值,而塑性有所上升。
如ZL101铸造铝合金,淬火后在室温下停留一天后再进行人工时效,强度极限较淬火后立即时效的要低10~20Mpa,但塑性要比立刻进行时效的铝合金有所提高。
3.1.3.2合金化学成分的影响
一种合金能否通过时效强化,首先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度随温度变化的程度。
如硅、锰在铝中的固溶度比较小,且随温度变化不大,而镁、锌虽然在铝基固溶体中有较大的固溶度,但它们与铝形成的化合物的结构与基体差异不大,强化效果甚微。
因此,二元铝-硅、铝-锰、铝-镁、铝-锌通常都不采用时效强化处理。
而有些二元合金,如铝-铜合金,及三元合金或多元合金,如铝-镁-硅、铝-铜-镁-硅合金等,它们在热处理过程中有溶解度和固态相变,则可通过热处理进行强化。
3.1.3.3合金的固溶处理工艺影响
为获得良好的时效强化效果,在不发生过热、过烧及晶粒长大的条件下,淬火加热温度高些,保温时间长些,有利于获得最大过饱和度的均匀固溶体。
另外在淬火冷却过程不析出第二相,否则在随后时效处理时,已析出相将起晶核作用,造成局部不均匀析出而降低时效强化效果。