中南大学热处理-均匀化退火习题

二章均匀化退火

1.简述铸态合金的组织特点。

非平衡凝固过程，使铸态合金的组织处于亚稳定状态。

✓基体固溶体成分不均匀，晶内偏析，组织呈树枝状；

✓产生非平衡共晶组织；

✓可溶相在基体中的最大溶解度发生偏移，在某些情况下，平衡状态为单相成分的合金可能出现非平衡的第二相，而多相合金过剩相的数量会增多；

✓高温形成的不均匀固溶体，其浓度高的部分在冷却时来不及充分扩散有的处于过饱和状态。

2. 简述铸态合金性能特点和及产生的原因。.

（1）塑性下降

成分不均匀，出现非平衡脆性相，塑性下降。尤其是，在枝晶网胞或晶界上生成粗大网状脆性相，塑性严重下降

（2）抗电化学腐蚀能力下降

成分不均匀，枝晶胞中心与胞界电位差大，形成浓差微电池，抗电化学腐蚀能力下降。尤其是，在枝晶网胞或晶界上生成粗大网状脆性相，抗蚀力严重下降。

（3）材料各向异性增强

成分不均匀，具有不同成分的微区在变形过程中延长而形成带状结构，造成材料各向异性。尤其是，在枝晶网胞或晶界上粗大网状脆性相破碎，而沿晶（带）间分布，增大层断和晶（带）间断裂的倾向，增大各向异性。

（4）材料工艺参数难以控制

成分不均匀，固相线温度下移，后续加热加工和热处理工艺参数难以控制。尤其是，在枝晶网胞或晶界上低熔点化合物或共晶混合物，易过热、过烧。

（5）变形抗力增大

产生淬火效应，非平衡组织存在，大量过剩相存在，会引起变形抗力增大。另外，成分不均匀，性能不均，形变不均，也会导致开裂，易产生内应力，不利于加工。

（6）组织处于亚稳定状态

组织处于亚稳定状态，具有铸态组织的制品在高温工作或长时间服役过程中，会向稳定化方向蠕变，。可能发生固溶体成分的均匀化和非平衡相的溶解，促进蠕变过程。而造成组织、性能、形状和尺寸不稳（有时性能的变化可能超过容许的范围）。

3．均匀化退火过程中的组织性能变化（理想状态）

➢枝晶偏析消除，成分均匀化;

➢非平衡相消失，过剩相减少;

➢非平衡组织平衡化（相转变），亚稳相消失，平衡第二相球化和聚集，块状、网状第二相消失;

➢过饱和固溶体分解；

➢晶粒长大

➢

4.简述均匀化处理的目的

在高温下通过扩散消除或减小实际结晶条件下晶内成分不均匀性和偏离于平衡的组织状态，改善合金材料的工艺性能和使用性能。

5. 简述实际生产中，合金是否进行均匀化退火的选择原则

实际生产中，是否进行均匀化退火，主要是根据合金本性、铸造方法以及产品使用性能的要求来选择

（1）合金本性——易产生偏析，组织不均，塑性差，残余应力大者

（2）铸造方法——在工业条件下，冷却速度较大的铸造方法，更易产生严重的偏析，出现非平衡组织

（3）产品性质

需要保持挤压效应的，不需要均匀化退火

需要防止晶粒异常粗大的（Al-Mn系合金），需要均匀化退火

6063型材氧化着色，需要均匀化退火

I

6.由相图给出生产实际中常用的三种均匀化退火加热范围，并简述其工艺特点。

⏹I———低温均匀化（扩散）退火选择非平衡固相线以下，尽可能高

⏹

⏹II———高温均匀化（扩散）退火选择平衡固相线以下，尽可能高

⏹）

⏹I+II——分级均匀化（扩散）退火）先在非平衡固相线以下均匀化，在到平衡固相线

的温度下均匀化。

⏹工艺特点是：

⏹低温均匀化退火——保险，不会出现过烧，过热、氧化、吸气、变形等问题也不严

重，但难以达到组织均匀化的目的，即使能达到，也需极长的时间，对生产不利。

⏹高温均匀化退火——冒险，但均匀化效果好。温度高有利于长程扩散，速度快，时

间短，生产效益好。但易出现过热、过烧、氧化、吸气、变形等问题。

..分级均匀化退火——通过低温均匀化可以降低高温均匀化时过烧的可能性，而高温均匀化又可加速均匀化。兼有低温均匀化退火和高温均匀化退火的优点，但工艺麻烦。（判断题形式）

7.大多数合金是不可以进行高温均匀化退火，铝合金是否可以进行？为什么？

易氧化、吸气者更加不可以，铝合金由致密的表面氧化膜，可以，但也要慎重。

8.简述均匀化退火过程中加热后保温时间的选取原则。

保温时间取决于非平衡相溶解及晶内偏析消除所需的时间（两个过程同时发生，故并非两过程的简单加和）。有非平衡相的合金，以非平衡过剩相溶解所需时间为主，无非平衡过剩相时，由固溶体内浓度均匀化所需时间决定。

问答题：1.试比较经强化均匀化退火与常规均匀化退火后的铝合金性能差异，并解释其产生原因。2.试比较经均匀化退火与未进行均匀化退火的6063铝合金表面质量，并并解释其产生原因.