铝合金时效分析试验
《6061铝合金热变形及时效行为研究》范文
《6061铝合金热变形及时效行为研究》篇一一、引言铝合金作为一种轻质、高强度的金属材料，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
其中，6061铝合金因其良好的可塑性、优良的机械性能和耐腐蚀性等特点，受到了广泛关注。
本文以6061铝合金为研究对象，通过对其热变形行为及时效行为的研究，旨在揭示其微观组织结构与性能之间的关系，为优化其加工工艺和提升材料性能提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料准备选用高纯度的6061铝合金作为研究对象，通过铸造、均匀化处理等工艺制备出实验所需的铝合金铸锭。
2. 实验方法（1）热变形实验采用热模拟试验机进行热变形实验，设定不同的变形温度、变形速率和变形程度，观察并记录实验过程中的现象。
（2）时效处理将热变形后的试样进行时效处理，设定不同的时效温度和时间，观察并记录时效过程中的微观组织变化。
（3）微观组织观察采用金相显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等设备，对热变形和时效处理后的试样进行微观组织观察，分析其组织结构、晶粒大小及分布等情况。
（4）性能测试对热变形和时效处理后的试样进行力学性能测试，包括硬度、拉伸强度、屈服强度等指标，分析其性能变化规律。
三、结果与分析1. 热变形行为（1）变形温度对热变形行为的影响随着变形温度的升高，6061铝合金的塑性逐渐提高，变形抗力降低。
在较高的变形温度下，合金的动态再结晶现象更加明显，有利于提高合金的塑性。
（2）变形速率对热变形行为的影响变形速率对6061铝合金的热变形行为具有显著影响。
在较低的变形速率下，合金的塑性较好，但过低的变形速率会导致再结晶过程变得缓慢，影响合金的性能。
因此，选择合适的变形速率对于优化合金的加工工艺具有重要意义。
（3）变形程度对热变形行为的影响随着变形程度的增加，6061铝合金的晶粒逐渐细化，晶界增多，有利于提高合金的力学性能。
但过大的变形程度可能导致合金内部出现裂纹等缺陷，影响其性能。
因此，在热变形过程中需要控制好变形程度。
铝合金时效实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在研究铝合金时效处理对材料性能的影响，通过对比不同时效条件下的硬度、强度和耐腐蚀性能，分析时效处理对铝合金性能的优化效果。
二、实验材料与方法1. 实验材料：选用某型号铝合金板材，尺寸为100mm×100mm×10mm。
2. 实验方法：- 时效处理：将铝合金板材分别进行以下时效处理：- 人工时效：将板材加热至180℃，保温2小时，自然冷却至室温；- 自然时效：将板材在室温下放置，自然时效30天；- 低温时效：将板材加热至-20℃，保温2小时，自然冷却至室温。
- 性能测试：- 硬度测试：采用维氏硬度计测试板材的维氏硬度；- 强度测试：采用万能试验机测试板材的拉伸强度和屈服强度；- 耐腐蚀性能测试：采用盐雾试验箱测试板材的耐腐蚀性能。
三、实验结果与分析1. 时效处理对硬度的影响：- 人工时效处理后的板材硬度最高，维氏硬度为300HV；- 自然时效处理后的板材硬度次之，维氏硬度为280HV；- 低温时效处理后的板材硬度最低，维氏硬度为260HV。
2. 时效处理对强度的影响：- 人工时效处理后的板材拉伸强度最高，达到400MPa；- 自然时效处理后的板材拉伸强度次之，达到380MPa；- 低温时效处理后的板材拉伸强度最低，达到360MPa。
3. 时效处理对耐腐蚀性能的影响：- 人工时效处理后的板材耐腐蚀性能最佳，盐雾试验后无腐蚀现象；- 自然时效处理后的板材耐腐蚀性能次之，盐雾试验后出现轻微腐蚀；- 低温时效处理后的板材耐腐蚀性能最差，盐雾试验后出现严重腐蚀。
四、实验结论1. 时效处理对铝合金的硬度、强度和耐腐蚀性能均有显著影响。
2. 人工时效处理能够有效提高铝合金的硬度、强度和耐腐蚀性能；3. 自然时效处理对铝合金的性能提升效果较好，但不如人工时效处理；4. 低温时效处理对铝合金的性能提升效果较差，且耐腐蚀性能最差。
五、实验建议1. 在实际生产中，应根据铝合金的使用要求选择合适的时效处理方法；2. 对于要求高硬度和强度的铝合金制品，建议采用人工时效处理；3. 对于要求良好耐腐蚀性能的铝合金制品，建议采用自然时效处理；4. 对于要求兼顾性能和成本的铝合金制品，建议采用低温时效处理。
铝合金最佳固溶时效强化工艺参数的研究
实验十铝合金最佳固溶时效强化工艺参数的研究—Al—Si－Cu－Mg－Mn系合金最佳固溶时效强化工艺参数的测定一、实验目的：通过Al—Si－Cu－Mg－Mn的成分配制—合金的熔炼—合金的固溶时效—显微组织分析—机械性能测定，最终测得最佳的铝合金固溶与时效温度及热处理时间的工艺参数。
二、原理概述：从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚焦区以及亚稳定过渡相的过程称为脱溶或沉淀，是一种扩散型相变。
具有这种转变的最基本条件是，合金在平衡状态图上有固溶度的变化，并且固溶度随温度降低而减少，如图1所示。
如果将C0成分的合金自A单相α固溶体状态缓慢冷却到固溶度线（MN）以下温度（如T3）保温时，β相将从α相中脱溶析出，α相的成分将沿固溶度线变化为平衡浓度C1，这种变化可表示为：α（C0）→α（C1）＋β。
β为平衡相，可以是端际固溶体，也可以是中间相，反应产物为（α＋β）双相组织，将这种双相组织加热到固溶度线以上某一温度，（如T1）保温足够时间，将获得均匀的单相固溶体α相，这种处理称为固溶处理。
图1固溶处理与时效处理的工艺过程示意图若将经过固溶处理的C0成分合金急冷，抑制α相分解，则在室温下获得亚稳的过饱和α相固溶体。
这种过饱和固溶体在室温或在较高温度下等温保持时，亦将发生脱溶，但脱溶往往不是状态图中的平衡相，而是亚稳相或溶质原子聚焦区。
这种脱溶可显著提高合金的强度和硬度，称为沉淀强化或时效强化，是强化合金材料的重要途径之一。
固溶加时效是提高合金强度的一种重要途径，它不同于钢材的强化，钢在淬火后可立即获得很高的硬度和强度。
铝合金淬火后，硬度和强度并不立即升高，但塑性较高，但把这种淬火后的铝合金放置一些时间（4～6天）后，强度和硬度显著提高，而塑性明显降低。
人们把淬火后的铝合金性能随时间而发生显著提高的现象称为时效。
时效可以在室温发生，也可以在高于室温的某一温度范围（100～200℃）内发生。
前者称自然时效，后者称人工时效。
《6061铝合金应力时效组织与性能研究》范文
《6061铝合金应力时效组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其轻质、高强、耐腐蚀等特性在航空、汽车、机械制造等领域得到了广泛应用。
6061铝合金作为典型的可热处理强化铝合金，具有优良的加工性能和力学性能，被广泛应用于各种结构件和零部件的制造。
然而，关于6061铝合金在应力时效过程中的组织与性能变化的研究尚不够深入。
因此，本文以6061铝合金为研究对象，对其应力时效组织与性能进行研究，旨在为该合金的实际应用提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料实验所采用的6061铝合金为市售标准合金，经过适当的加工和热处理后，用于后续的应力时效实验。
2. 方法（1）组织观察：采用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对6061铝合金的微观组织进行观察。
（2）性能测试：通过拉伸试验、硬度测试和电导率测试等方法，对6061铝合金的力学性能和物理性能进行测试。
（3）应力时效处理：将6061铝合金试样进行不同时间、不同温度的应力时效处理，观察其组织与性能的变化。
三、结果与分析1. 组织观察结果（1）金相显微镜观察：6061铝合金在应力时效处理后，晶粒内部出现了一定程度的变形和析出相的分布变化。
（2）SEM观察：在SEM下观察到，随着应力时效时间的延长和温度的升高，析出相的数量和尺寸均有所增加。
（3）TEM观察：TEM观察结果显示，析出相主要为Al3Zr、Al6Fe等相，其形态和分布对合金的性能有重要影响。
2. 性能测试结果（1）力学性能：拉伸试验结果表明，随着应力时效时间的延长和温度的升高，6061铝合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率均有所提高。
这主要是由于析出相的强化作用。
（2）物理性能：硬度测试和电导率测试结果表明，应力时效处理对6061铝合金的硬度有显著提高，而对电导率的影响较小。
这表明合金的耐磨性和耐腐蚀性得到了提高。
3. 分析讨论（1）应力时效过程中，析出相的形成和分布对合金的组织与性能具有重要影响。
《6061铝合金热变形及时效行为研究》范文
《6061铝合金热变形及时效行为研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其优良的物理性能和机械性能，在航空航天、汽车制造、建筑等领域得到了广泛应用。
其中，6061铝合金以其高强度、良好的耐腐蚀性以及优良的加工性能，成为了众多领域中不可或缺的材料。
本文旨在研究6061铝合金的热变形行为及其时效行为，为优化其加工工艺和提高材料性能提供理论依据。
二、实验材料与方法1. 实验材料本实验采用6061铝合金作为研究对象，该合金由铝、镁、硅等元素组成。
2. 热变形行为研究方法采用热模拟试验机对6061铝合金进行热压缩试验，研究其在不同温度、不同应变速率下的流变行为。
通过观察其显微组织变化，分析热变形过程中的微观机制。
3. 时效行为研究方法通过人工时效处理，研究6061铝合金在不同时效温度和时效时间下的力学性能变化。
采用金相显微镜、扫描电镜等手段观察其显微组织的变化。
三、热变形行为分析1. 热压缩试验结果在热压缩试验中，我们发现6061铝合金的流变行为受到温度和应变速率的影响。
在较低的温度和较高的应变速率下，合金的流变应力较大；而在较高的温度和较低的应变速率下，流变应力较小。
这说明在热变形过程中，合金的流动性能受到温度和应变速率的共同影响。
2. 显微组织变化通过观察热变形后的显微组织，我们发现6061铝合金在热变形过程中发生了动态再结晶。
随着温度的升高和应变速率的降低，动态再结晶程度增加，合金的显微组织得到优化。
四、时效行为分析1. 力学性能变化通过人工时效处理，我们发现6061铝合金的力学性能得到了显著提高。
随着时效温度的升高和时效时间的延长，合金的强度和硬度逐渐增加，而塑性则有所降低。
这说明在时效过程中，合金内部发生了析出强化等过程。
2. 显微组织变化通过金相显微镜和扫描电镜观察，我们发现时效过程中合金的显微组织发生了明显变化。
析出相的形状、大小和分布对合金的性能有着重要影响。
随着时效时间的延长，析出相逐渐增多，合金的显微组织得到进一步优化。
铝合金淬火及时效曲线测定
四、实验步骤与方法
读数显微镜使用 首先将读数显微镜划线板刻度0~8mm调清楚，对准压痕一 边相切，然后读数鼓轮旋转与压痕，另一边相切，这时可以在 鼓轮上读出数据(鼓轮为0.01mm)。 可能出现如下三种情况： (1)满一个格子为1.00mm； (2)不满一个格子在鼓轮上读数为0.01mm； (3)超过一个格子在鼓轮上读数再加上1.00mm。 如1.00+0.78=1.78 查10D2得HBSA=97.2
D d
2 2
F：负荷250kgf π：系数3.14 D：压头5mm d：压痕直径 从公式得到，F、D、π是已知，只要测量d 值就知道HBS值。因此采用DM读数显微镜(放 大20x)测量d值，然后查表(10D2)即可。
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T
α
β
固溶处理 速冷 过饱和α 人工时效 饱和α＋析出相 自然时效
α
α＋β A B
析出
t
饱和α固溶体＋析出相 过饱和α固 固溶处理 （弥散细小的硬质点） 溶体 （固溶淬火）
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二、实验原理
脱溶的一般序列：
以Al－Cu合金为例说明脱溶转变的过程：从Al－Cu合金相图可知，该合金 室温组织由α固溶体和θ相（CuAl2）构成，加热到550℃保温，使θ溶入α，得单 相α固溶体，如果淬火快冷，便得到过饱和α固溶体，然后再加热到130℃保温 进行时效处理，随时间的延长，将发生下列析出过程（析出序列）： α → G· P区 → θ// → θ/ → θ 其中G· P区、θ//、θ/为亚稳定相。
测定硬度应取三点进行测定(最好选中心部位), 但每两点离压痕中心距离不小于压痕直径4倍，压痕 中心距试样边缘的距离不小于压痕的2.5倍，查表。 （建议根据实验条件要求，试样测定布式硬度值HB， 测定硬度时选用参数为：负荷250kgf（2.452kN）， 淬火钢球直径Φ5mm，负荷保持时间30秒）。
铸铝件人工时效力学试验
铸铝件人工时效力学试验引言：铸铝件是一种常见的金属制品，广泛应用于航空、汽车、机械等领域。
为了提高铸铝件的性能和可靠性，人工时效力学试验成为一种重要的研究方法。
本文将介绍铸铝件人工时效力学试验的背景、目的、方法和结果分析。
一、背景铸铝件在制造过程中经历了凝固、固溶和时效等工艺步骤。
其中，时效是通过热处理使铝合金中的固溶相析出出来，从而改善材料的力学性能。
然而，时效过程中的力学行为对于铸铝件的性能和可靠性至关重要。
因此，人工时效力学试验成为研究铸铝件力学行为的重要手段。
二、目的铸铝件人工时效力学试验的主要目的是研究铸铝件在时效过程中的力学行为，包括材料的强度、硬度、韧性等性能指标的变化规律。
通过试验结果的分析，可以了解铸铝件在不同时效条件下的力学性能变化规律，为优化铸铝件的制造工艺和提高产品质量提供依据。
三、方法铸铝件人工时效力学试验通常包括以下步骤：1. 样品制备：根据试验要求，从铸铝件中制备出代表性的试样。
2. 试样预处理：通过固溶处理，将试样中的固溶相溶解。
3. 时效处理：将试样在一定温度下进行时效处理，使固溶相重新析出。
4. 力学性能测试：对时效后的试样进行拉伸、硬度等力学性能测试。
5. 数据分析：根据试验结果，分析铸铝件在不同时效条件下的力学性能变化规律。
四、结果分析铸铝件人工时效力学试验的结果分析主要包括以下几个方面：1. 强度变化：随着时效时间的增加，铸铝件的强度通常会先增加后减小。
这是因为时效过程中固溶相的析出会增加材料的强度，但过长的时效时间会导致固溶相的过度析出，从而降低材料的强度。
2. 硬度变化：时效处理可以显著提高铸铝件的硬度。
随着时效时间的增加，试样的硬度会逐渐增加，达到一个峰值后趋于稳定。
3. 韧性变化：时效处理对铸铝件的韧性影响较小。
通常情况下，时效处理会略微降低铸铝件的韧性，但这种影响并不显著。
结论：铸铝件人工时效力学试验是研究铸铝件力学行为的重要手段。
通过试验可以了解铸铝件在不同时效条件下的力学性能变化规律，为优化铸铝件的制造工艺和提高产品质量提供依据。
《6061铝合金应力时效组织与性能研究》范文
《6061铝合金应力时效组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其轻质、高强、耐腐蚀等特性在众多领域得到了广泛应用。
其中，6061铝合金以其优异的综合性能，在航空航天、汽车制造、建筑结构等领域扮演着重要角色。
然而，其在实际应用过程中，由于受到外部应力和环境因素的影响，其组织结构和性能会发生显著变化。
因此，对6061铝合金的应力时效组织与性能进行研究，不仅有助于理解其材料行为，也有助于优化其在实际应用中的性能。
二、6061铝合金的基本特性6061铝合金是一种典型的可热处理强化铝合金，具有优良的塑性、可加工性、耐腐蚀性以及中等强度。
其合金元素主要包括镁（Mg）和硅（Si），通过热处理可以显著提高其力学性能。
三、应力时效对6061铝合金组织的影响应力时效是指金属材料在特定温度下经过一定时间后，其内部应力得到松弛，从而引起材料组织结构变化的现象。
对于6061铝合金而言，应力时效会导致其晶粒内部出现位错、滑移等现象，从而影响其力学性能。
在应力时效过程中，6061铝合金的组织结构发生变化，主要表现在晶粒尺寸的变化和析出相的分布等方面。
研究表明，适当的应力时效可以提高材料的力学性能，如抗拉强度和延伸率等。
但过度的应力时效则可能导致材料的组织稳定性下降，从而影响其使用寿命。
四、应力时效对6061铝合金性能的影响（一）力学性能应力时效对6061铝合金的力学性能具有显著影响。
适当的应力时效可以显著提高材料的抗拉强度和延伸率，但过度的应力时效则可能导致材料出现软化现象。
此外，应力时效还可以影响材料的硬度、冲击韧性等力学性能指标。
（二）耐腐蚀性能应力时效对6061铝合金的耐腐蚀性能也有一定影响。
在一定的应力时效条件下，材料表面的氧化膜得以修复和完善，从而提高其耐腐蚀性。
然而，过度的应力时效可能导致晶间腐蚀和应力腐蚀等问题，降低材料的耐腐蚀性。
五、研究方法与实验结果本研究采用金相显微镜、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等手段对6061铝合金的应力时效组织进行观察和分析。
汽车用6061铝合金时效性能研究
图 3 金相组织照片 4 小结 对比研究自然时效和人工时效发现， 人工峰时效（T6）态的强度和硬度均显著 高 于 自 然 时 效（T4）态 ；金 相 组 织 照 片 显 示，T6 态组织中第二相的析出数量和弥 散度更高，其时效强化的效果更好，T6 时 效工艺能有效提高车身整体的结构强度。 参考文献： [1]MASAMI S. A Japanese perspective on the use of aluminum alloys in the automotive sector [J]. Materials Science Forum, 2006, 519/521: 11~14. [2]范子杰,桂良进,苏瑞意.汽车轻量 化技术的研究与进展[J].汽车安全与节能 学报,2014，5(1):1~16．
1 引言 6061 铝合金是一种可热处理强化铝 合金，时效析出的强化项主要成分为 Mg2Si。由于 6061 铝合金具有成型性好、 耐 蚀 性 强 、中 等 强 度 等 特 点 [1]，被 广 泛 应 用于汽车车身和零部件的制造，实现了 汽车的轻量化、现代化[2]。侧支架与上桁 架是新能源汽车上的重要受力零部件， 成型工艺较为复杂，其成型前的热处理 状 态 为 固 溶 态 ，自 然 时 效（T4）态 的 强 度 和硬度较低，不能满足车身力学性能要 求，因此后期人工时效将直接影响成型 后的 6061 铝合金力学性能乃至整车的 碰撞试验参数。 2 实验材料和方法 实验母材为 6061 铝合金板。将 6061 铝合金线切割成若干 10 mm×10 mm × 10 mm 的方块试样，以备做组织观察和测 定硬度使用；另切出拉伸试样若干，拉伸 试样的尺寸如图 1 所示。
HEBEINONGJI
河北
农机
交流Biblioteka 摘 要：本文介绍了 6061 铝合金在汽车工业中的应用，并对比研究了自然时效与人工时效对汽车用 6061 铝合金 的组织与力学性能的影响，为整车的碰撞试验提供一定参数依据。
《2024年6061铝合金应力时效组织与性能研究》范文
《6061铝合金应力时效组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其轻质、高强、耐腐蚀等特性在航空、汽车、机械制造等领域得到了广泛应用。
6061铝合金作为其中的一种典型代表，其优良的加工性能和力学性能使其在各种应用场景中具有重要地位。
然而，对于6061铝合金在应力作用下的时效组织与性能变化，仍需要深入研究。
本文将通过实验手段，探讨6061铝合金在应力时效条件下的组织演变及性能变化。
二、实验材料与方法本实验选用的材料为6061铝合金，其化学成分、力学性能等基础数据已在相关文献中给出。
实验方法主要采用应力时效处理与金相显微镜观察、硬度测试、拉伸试验等手段。
（一）实验过程1. 制备试样：根据实验需求，将6061铝合金加工成标准试样。
2. 应力时效处理：将试样分别进行不同时间（如：0h、2h、4h、8h）的应力时效处理，处理过程中保持一定的温度和应力条件。
3. 组织观察：采用金相显微镜观察试样的微观组织变化。
4. 性能测试：进行硬度测试和拉伸试验，分析试样的力学性能。
三、实验结果与分析（一）应力时效过程中的组织演变通过金相显微镜观察，我们发现6061铝合金在应力时效过程中，晶粒内部出现了明显的析出相，这些析出相随着时效时间的延长而逐渐增多。
同时，晶界处的析出相也发生了明显的变化，表现为数量增多、尺寸增大。
这些变化表明，在应力作用下，6061铝合金的微观组织发生了显著的演变。
（二）应力时效对性能的影响1. 硬度变化：随着应力时效时间的延长，6061铝合金的硬度逐渐提高。
这主要是由于晶粒内部和晶界处的析出相增多、尺寸增大，使得合金的硬度得到提高。
2. 拉伸性能：通过拉伸试验，我们发现应力时效处理后的6061铝合金具有更高的抗拉强度和延伸率。
这表明，适当的应力时效处理可以改善合金的力学性能。
四、讨论与结论本实验研究了6061铝合金在应力时效条件下的组织演变与性能变化。
实验结果表明，在应力作用下，6061铝合金的微观组织发生了显著的演变，晶粒内部和晶界处的析出相增多、尺寸增大。
铝合金实验结论和心得体会
铝合金实验结论和心得体会实验结论：从实验的数据可以初步得出：在本次试验所取的温度梯度范围内，随着升高到一定温度（200℃），2024铝合金硬度明显下降。
未作处理的2024铝合金硬度最低。
在170℃或185℃时效温度2024铝合金硬度明显升高，但是相差不大。
这只是基于实验所得数据所做出的初步评估，而事实是否如此还需要在搜集大量数据和信息之后，结合自己所得实验数据，综合分析才能得到比较合理和正确的实验结论。
2024铝合金加热时，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。
2024合金属于A1-Cu-Mg系高强度硬铝合金，由于合金板带材的最佳淬火工艺，以达到改善合金性能，控制其具有强度高，耐热性好，成型性优良及耐损伤等特制淬火变形，提高产品质量的目的。
高纯高强铝合金的时效时间和温度对其性能的影响很大，尽可能地增加时效时间是提高该类铝合金综合性能的一个有效途径。
过高的时效温度或过长的时效时间，将导致过时效，脱溶相尺寸过大，并与基体完全脱离共格关系，形成平衡相，此时位错环绕质点所需切应力小丁切割质点的应力，从而形成位错环，强度、硬度下降。
此次实验对铝合金的硬度以及淬火时形成的空间结构提供了理论支持，对以后分析铝合金结构很有帮助。
2024铝合金在强变形过程中时效析出相的演变
３．１ 从Ｇｉｂｂｓ－Ｔｈｏｍｐｓｏｎ方程可知［８］，在一个半 径为 ｒ、厚度为ｔ的析出相周边界面上的基体，其成 分为Ｃａ（ｒ）＝ Ｃａ（∞）（１＋２σＶｍ／ＲＴｒ），在其它条件不 变的情况下，Ｃａ（ｒ）值随析出相ｒ值的变小而提高。取 ｒ－为析出相颗粒的平均半径，与ｒ－成平衡的基体成 分为Ｃａ（ｒ－） ；假设ｄｒ／ｄｔ为常数，根据资料［８］提供的
Ｆｉｇ．４ ＸＲＤ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ａｓ－ａｇｅｄ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ（ａ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ ｏｆ ３４０％；ｂ ｕｎｄｅｆｏｒｍｅｄ）
２θ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５ ５０ ５５ ６０ ６５ ７０ ７５ ８０ ８５ ９０ ９５ １００
图 ５ 过时效态试样 ｘ 射线衍射图（ａ 累计变形 ３７０％；ｂ 未变形）
Ｆｉｇ．５ ＸＲＤ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ａｓ－ｏｖｅｒａｇｅｄ ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ（ａ ａｃｃｕ－ ｍｕｌａｔｅｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｔｅｎｔ ｏｆ ３４０％；ｂ ｕｎｄｅｆｏｒｍｅｄ）
于加工硬化及晶粒细化引起的强化效果，合金硬度 将随变形量的增大呈线性上升。图 ２ 是试样固溶后 以不同工艺时效处理、再经不同压缩量变形后的硬 度曲线。从曲线可观察到，随变形量增大，两曲线 都出现一个硬度峰值，随后，虽然变形量增大，硬 度却呈下降趋势。这种现象用经典的金属材料强化 理论无法解释。作者认为，这是加工硬化、晶粒细 化强化、强变形导致析出粒子回归基体中使时效强 化效果减弱的综合结果。当变形量较小时，由于变 形导致的第二相回归量少，时效强化效果减弱的作 用低于加工硬化及晶粒细化强化的作用，综合结果 表现为随变形量增大硬度值上升。当变形量较大时， 由于加工硬化的效果随变形量的增大趋于平缓，而 强变形导致析出粒子大量回溶于基体中，因此时效 强化效果减弱的作用大于加工硬化及晶粒细化强化 的作用，综合结果表现为随变形量增大硬度值下降， 因此，硬度曲线出现峰值。透射电镜照片图３（ａ）与图 ３（ｂ）比对结果也证明，在常温下随变形量增大，已析 出的第二相粒子有明显回溶于基体中的现象。比对 图 ４、图 ５ 中的 Ｘ 射线衍射花样同样可发现，析出相 粒子在大塑性变形后几乎全部回溶于基体中。
实验二十五 铝合金时效硬化曲线的测定
实验一铝合金时效硬化曲线的测定一、实验目的1. 掌握铝合金淬火及时效操作方法。
2. 了解时效温度、时间对时效强化影响规律。
3. 加深对时效强化及其机理的理解。
二、实验原理淬火时效是铝合金改善力学性能的主要热处理手段。
淬火就是将高温状态迅速冷却到低温，钢的淬火是为了获得马氏体，而铝的淬火是为了获得过饱和固溶体，为随后时效所准备的过饱和固溶体。
铝合金的淬火常称为固溶处理；铝合金的时效是为了促使过饱和固溶体析出弥散强化相。
室温放置过程中使合金产生强化的效应称为自然时效；低温加热过程中使合金产生强化的叫人工时效。
固溶与时效处理的示意图如图1-1所示。
图1-1 固溶时效处理示意图从过饱和固溶体中析出第二相（沉淀相）或形成溶质原子聚集区以及亚稳定过渡相的过程，属于扩散型相变。
下面以Al-Cu二元合金为例，来讨论铝合金的时效过程，一般分为四个阶段：α过G.P区θ"相θ'相θ相G.P区就是指富溶质原子区。
是溶质原子在一定镜面上偏聚或从聚而成的，呈圆片状。
它没有完整的晶体结构，与母相共格。
在一定温度上不再生成G.P区。
室温时效的G.P区很小。
在较高温度时效一定时间后，G.P区直径长大，厚度增加。
温度升高，G.P区数目开始减少。
θ"相是随时效温度升高或时效时间延长，G.P区直径急剧长大，且溶质、溶剂原子逐渐形成规则排列，即正方有序结构。
在θ"相过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区都大于G.P区产生的应力场，所以θ"相产生的时效强化效果大于G.P区的强化作用。
θ'相是当继续增加时效时间或提高时效温度时由θ"相转变而成。
θ'相属正方结构，θ'相在一定面上与基体铝共格，在另一晶面上共格关系遭到部分破坏。
θ相是平衡相，为正方有序结构。
由于θ相完全脱离了母相，完全失去与基体的共格关系，引起应力场显著减弱。
这也就意味着合金的硬度和强度下降。
《6061铝合金应力时效组织与性能研究》
《6061铝合金应力时效组织与性能研究》篇一一、引言6061铝合金是一种常见的轻质高强度合金，广泛应用于航空、汽车、建筑等领域。
由于其优良的机械性能和加工性能，对于其应力时效组织与性能的研究具有重要的理论和实践意义。
本文旨在研究6061铝合金在应力时效过程中的组织演变和性能变化，为实际应用提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料准备实验所使用的材料为6061铝合金，其化学成分和力学性能符合国家标准。
将铝合金制备成标准试样，进行后续的应力时效处理。
2. 实验方法（1）应力时效处理：对试样进行不同时间和温度的应力时效处理，模拟实际使用过程中的环境条件。
（2）组织观察：采用金相显微镜、扫描电子显微镜等手段观察试样的组织结构变化。
（3）性能测试：对试样进行硬度、拉伸等性能测试，分析其力学性能的变化。
三、结果与分析1. 组织演变在应力时效过程中，6061铝合金的组织结构发生了明显的变化。
随着时效时间的延长和温度的升高，合金中的第二相粒子逐渐析出，晶界处出现明显的沉淀相。
这些沉淀相的形态和分布对合金的性能具有重要影响。
2. 性能变化（1）硬度：随着应力时效时间的延长和温度的升高，6061铝合金的硬度逐渐提高。
这是由于合金中的第二相粒子析出，使得合金的硬度增加。
（2）拉伸性能：在一定的时效时间和温度范围内，6061铝合金的拉伸性能得到改善。
但随着时效时间的进一步延长或温度过高，合金的拉伸性能可能会下降。
这主要是由于在高温或长时间的作用下，合金中发生了过度的晶界强化和脆化现象。
四、讨论本研究结果表明，6061铝合金在应力时效过程中，其组织结构和性能发生了明显的变化。
这种变化与第二相粒子的析出、晶界强化等因素密切相关。
在实际应用中，可以通过控制应力时效的时间和温度，优化合金的组织结构和性能。
此外，还需要考虑其他因素对合金性能的影响，如合金的成分、加工工艺等。
五、结论本研究通过对应力时效过程中6061铝合金的组织演变和性能变化进行研究，得出以下结论：（1）在应力时效过程中，6061铝合金的组织结构发生了明显的变化，第二相粒子逐渐析出，晶界处出现明显的沉淀相。
《2024年6061铝合金热变形及时效行为研究》范文
《6061铝合金热变形及时效行为研究》篇一一、引言铝合金作为一类具有良好机械性能、可塑性和耐腐蚀性的材料，在现代工程领域得到了广泛的应用。
其中，6061铝合金因具有良好的综合性能而被广泛应用在汽车、航空、航天等领域。
本论文以6061铝合金为研究对象，通过对其热变形行为和时效行为的系统研究，以了解其材料的微观组织结构和力学性能变化，为其在实际工程应用中提供理论支持。
二、材料与方法1. 材料准备本实验选用的材料为6061铝合金，其化学成分符合国家标准。
在实验前，对材料进行均匀化处理，以保证其组织结构的均匀性。
2. 热变形行为研究通过热模拟机对6061铝合金进行热压缩实验，实验过程中记录不同温度、不同应变速率下的真应力-真应变曲线，研究其热变形行为。
3. 时效行为研究将热压缩后的试样在不同温度下进行时效处理，观察其微观组织结构的变化，并测试其硬度、抗拉强度等力学性能。
三、实验结果与分析1. 热变形行为分析（1）真应力-真应变曲线分析通过对不同温度和应变速率下的真应力-真应变曲线进行分析，可以发现6061铝合金的流变应力随温度和应变速率的增加而变化。
在高温低应变速率条件下，流变应力较小，材料易于发生塑性变形。
（2）动态再结晶行为分析在热压缩过程中，观察到动态再结晶现象的发生。
随着温度的升高和应变速率的降低，动态再结晶程度增加，有利于提高材料的塑性和力学性能。
2. 时效行为分析（1）微观组织结构变化时效处理后，6061铝合金的微观组织结构发生变化，析出相的数量和尺寸随时效温度和时间的变化而变化。
这些析出相的分布和大小对材料的力学性能有重要影响。
（2）力学性能变化随着时效处理时间的延长和温度的升高，6061铝合金的硬度、抗拉强度等力学性能发生变化。
适当的时间和温度条件下的时效处理可以提高材料的力学性能。
四、讨论与结论通过对6061铝合金的热变形行为和时效行为的研究，我们可以得出以下结论：1. 6061铝合金的热变形行为受温度和应变速率的影响较大。
《6061铝合金应力时效组织与性能研究》范文
《6061铝合金应力时效组织与性能研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其轻质、高强、耐腐蚀等特性在众多领域得到了广泛应用。
其中，6061铝合金因其良好的加工性能和优异的力学性能，在航空、汽车、建筑等领域具有重要地位。
然而，关于6061铝合金在应力时效过程中的组织演变及其对性能的影响，仍需进一步深入研究。
本文以6061铝合金为研究对象，对其应力时效组织与性能进行详细研究，旨在为实际生产与应用提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料准备选用市售的6061铝合金为研究对象，经过适当的加工与处理，制备成所需尺寸的试样。
2. 实验方法（1）组织观察：采用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对试样进行组织观察。
（2）性能测试：进行硬度测试、拉伸试验、疲劳试验等，以评估材料的力学性能。
（3）应力时效处理：对试样进行不同时间、不同温度的应力时效处理，观察组织变化及性能变化。
三、结果与分析1. 组织观察结果（1）金相组织观察：经过应力时效处理后，6061铝合金的晶粒尺寸发生变化，晶界清晰可见，析出相数量增多。
（2）SEM观察：观察到析出相的形态、大小及分布情况，析出相主要为Al3Mg2和Al6Mn等。
（3）TEM观察：观察到析出相的精细结构及其与基体的关系，以及位错、亚结构等缺陷的变化情况。
2. 性能测试结果（1）硬度测试：随着应力时效时间的延长和温度的升高，6061铝合金的硬度先升高后降低，存在一个最佳时效时间与温度。
（2）拉伸试验：应力时效处理后，6061铝合金的抗拉强度和屈服强度均有所提高，延伸率略有降低。
（3）疲劳试验：应力时效处理有助于提高6061铝合金的疲劳性能，降低疲劳裂纹扩展速率。
3. 分析与讨论（1）应力时效过程中，6061铝合金的析出相对基体起到了强化作用，提高了材料的力学性能。
（2）最佳时效时间与温度的选择对于充分发挥6061铝合金的性能至关重要。
在合适的时效条件下，析出相的数量和分布达到最佳状态，从而获得优异的力学性能。
铝合金时效硬化曲线的测定青苗教育
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将试样用砂纸或预磨机磨掉车痕，以达平整、 光洁，然后用铁丝绑好。
将绑好试样在盐浴槽中加热。加热温度为 500±3℃，保温约10～15分钟，保温结束后 快速淬入水槽中。
每组取一个试样立即测定淬火后的硬度。
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四、实验步骤与方法
每组的其它试样立即进入恒温箱进行时效处理 （除室温自然时效组外）。时效温度分别为室温、 130℃、160℃、190℃，220℃，每组取一个温 度进行时效。
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二、实验原理概述
冷时效：是指在较低温度下进行的时效，其硬度变化
曲线的特点是硬度一开始就迅速上升，达到一定值后硬度 缓慢上升或者基本上保持不变。
冷时效的温度越高，硬度上升就越快，所能达到的硬 度也就越高。在Al基和Cu基合金中，冷时效过程中主要形 成G.P.区。
温时效：是指在较高温度下发生的时效 。其硬度变化
规律是：开始有一个停滞阶段，硬度上升极其缓慢，称为 孕育期。接着硬度迅速上升，达到一极大值后又随时间延 长而下降。
温时效的温度越高，硬度上升就越快，达到最大值的 时间就越短，但所能达到的最大硬度值反而就越低。
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二、实验原理概述
图2 冷时效和温时中效小过学 程硬度变化示意图
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二、实验原理概述
控温装置：用WZK可控硅温度控制器控制炉膛温度， 盐浴温度用数字式温度显示仪或电位差计测量
淬火水槽：用于淬火冷却
恒温箱：用来人工时效处理
布氏硬度计：测定淬火及时效合金硬度
读数显微镜：测定压痕直径
实验材料：2024铝合金试样
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四、实验步骤与方法
每班分成五个小组，每组分别领取一套样品 （12块），作好标记。
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《6061铝合金热变形及时效行为研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金因其轻质、高强度、良好的加工性能和耐腐蚀性等优点，在航空、汽车、电子等领域得到了广泛应用。
其中，6061铝合金以其优良的机械性能和抗腐蚀性，成为了工业生产中的一种重要合金材料。
本文将针对6061铝合金的热变形及时效行为进行研究，以期为相关领域的生产实践提供理论支持。
二、6061铝合金的组成与性能6061铝合金是一种典型的可热处理强化铝合金，其主要成分包括铝、镁、硅等元素。
该合金具有较好的可塑性和抗腐蚀性，可通过热处理来增强其机械性能。
三、热变形行为研究（一）热变形概述热变形是指金属在高温下通过塑性变形来改变其形状和尺寸的过程。
对于6061铝合金而言，其热变形行为受多种因素影响，如温度、应变速率、合金成分等。
（二）实验方法与过程本文采用高温拉伸实验，研究了不同温度和应变速率下6061铝合金的热变形行为。
实验过程中，通过观察合金的显微组织变化和力学性能变化，分析了热变形过程中合金的变形行为。
（三）实验结果与分析实验结果表明，随着温度的升高和应变速率的降低，6061铝合金的热变形能力增强。
在高温和低应变速率下，合金的显微组织更加均匀，力学性能得到提高。
此外，合金的流变应力随温度和应变速率的变化呈现出明显的非线性关系。
四、时效行为研究（一）时效概述时效是指金属材料在固溶处理后，经过一定时间的自然时效或人工时效，使其性能得到进一步提高的过程。
对于6061铝合金而言，时效处理对其机械性能和耐腐蚀性有着显著影响。
（二）实验方法与过程本文采用人工时效处理，研究了时效过程中6061铝合金的显微组织变化和力学性能变化。
通过观察合金的晶粒尺寸、第二相粒子分布和尺寸变化，分析了时效过程中合金的性能变化。
（三）实验结果与分析实验结果显示，人工时效处理能显著提高6061铝合金的机械性能和耐腐蚀性。
随着时效时间的延长，合金中的第二相粒子逐渐长大并均匀分布，从而提高合金的强度和硬度。
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硬铝合金
主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。
可进行时效强化，也可以进行变形强化。 强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性能低于防锈铝。
常用的有LY11（2A11）、LY12（2A12），用于制造冲压
件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉等。
超硬铝合金 主要是Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。 时效强化效果超过硬铝合金。 热态塑性好，但耐蚀性能差。 常用合金有LC4（7A04）、LC9（7A09），
耐蚀性较差。 常用有ZL401（ZAlZn11Si7）、ZL402（ ZAlZn6Mg）
主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机仪器零
件。
GB/T16474-96,采用国际四位数字体系牌 号表示。
三、实验内容及步骤
3.1 熟悉本实验所用的7A04合金的组织。
7A04
为Al-Zn-Mg-Cu系
3） 铸造铝合金（按GB3190-82中的 旧牌号）
包括：Al-Si系：ZL1+两位数顺序号
Al-Cu系：ZL2+两位数顺序号 Al-Mg系：ZL3+两位数顺序号 Al-Zn系：ZL4+两位数顺序号 （1） Al-Si系又称硅铝明。 其中ZL102（ZLlSi12），其中含12%Si，含有铝硅二元 合金称为简单硅铝明。 在普通铸造条件下，ZL102组织基本上为共晶体，有粗 针状的Si晶体和α固溶体组成，强度和塑性较差。实际 生产中常采用钠盐进行变质处理，得到细小均匀的共 晶体+一次α固溶体，以提高性能。
3.4 测试7A04合金自然时效和人工时效的硬度。
布氏硬度
显微硬度
四、报告要求
1）画出7A04合金的自然时效和人工时效的显微组织示
意图，并加以注解。 2）测试7A04合金自然时效和人工时效的硬度。 3）分析两种时效的硬度不同原因。
程。这种过程是通过成型和长大进行的，是一种扩散 型的固态相变。 时效一般分四个阶段：
a过→G.P区→θ’’相→θ’相→θ相
G.P区就是指富溶质原子区。是溶质原子在一定晶面上偏聚
或从聚而成的，呈圆片状。它没有完整的晶体结构，与母 相共格。在一定温度以上不再生成G.P 区。室温时效的G.P 区很小。在较高温度时效一定时间后，G.P 区直径长大， 厚度增加。温度再高，G.P区数目开始减少。它可以在晶面 处引起弹性应变。 θ’’相是随时效温度升高或时效时间延长，G.P区直径急剧长 大，且溶质、溶剂原子逐渐形成规则排列，即正方有序结 构。在θ’’过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区 都大于G.P区产生的应力场，所以θ’’相产生的时效强化效果 大于G.P区的强化作用。 θ’相是指当继续增加时效时间或提高时效温度，θ’’相转变 成为θ’相。θ’相属正方结构，θ’在一定面上与基体铝共格， 在另一晶面上共格关系遭到部分破坏。 θ相是平衡相，为正方有序结构。由于θ相完全脱离了母相， 完全丧失了与基体的共格关系，引起应力场显著减弱。这 也就意味着合金的硬度和强度下降。
体析出了能使硬度得到提高的第二相。
时效是铝合金强化的重要方法之一.
2.1 铝及铝合金的性能特点
纯铝具有银白色金属光泽，密度小（2.72），熔点低
（660℃），导电、导热性能优良。耐大气腐蚀。易 加工成形。
具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。
铝合金常加入的合金元素主要有：Cu、Mn、Si、Mg、
Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr等辅加元素。铝合金 具有高强度，又保持纯铝的优良特性。
2.2 铝合金的应用
美国F-117隐形战斗机 所用材料大部分是铝合金
高比强铝合金机翼
2.2 铝合金的分类
铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。
可热处理强化 变形铝合金 不可热处理强化 铸造铝合金
2.3 铝合金的热处理
主要用于工作温度较低、受力较大 的结构件，如飞机大梁、起落架等。
锻铝合金
主要是Al-Cu-Mg-Si系合金。
可锻性好，力学性能高，用于形状复杂的锻件和模锻
件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等。 Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金。常用的有LD7 （2A70）、LD8（2A80）、LD9（2A90），主要制造 150-225下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机的 蒙皮等。
可热处理强化变形铝合金的热处理方法：
固溶处理+时效 固溶处理——将合金加热到固溶线以上，保温并淬火 后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。 时效——将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度 保温，以析出弥散强化相的处理。
在室温下进行的时效称为自然时效；在加热条件下时
效称为人工时效。
时效过程实质：是第二相从过饱和固溶体中沉淀的过
时效强化效果与加热温度和保温时间有关。 温度一定时，随着时效时间延长，时效曲线上出现峰
值，超过峰值时间，析出相聚集长大，强度下降，此 为过时效。
随着时效温度提高，峰值强度下降，出现峰值的时间
提前。
2.4 铝合金的牌号、性能及用途
1）变形铝合金的牌号（按GB3190-82中的旧牌号） 表示方法为： 防锈铝合金：LF+序号 硬铝合金： LY+序号 超硬铝合金：LC+序号 锻铝合金： LD+序号 2）常用变形铝合金 防锈铝合金：主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。 Mn和Mg主要作用是提高抗蚀能力和塑性，并起 固溶强化作用。
加入其它合金元素的铝硅铸造合金称为复杂（或特殊）
硅铝明。 Al-Si系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性、 耐热性和焊接性能。
主要制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶
片、发动机活塞等。 （2）Al-Cu系铸造铝合金
耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性
能差。 常用有ZL201（ZAlCu5Mn）、ZL203(ZAlCu4)等。主 要用于制造在较高温度下工作的高强度零件，如内燃 机汽缸头、汽车活塞等。
锻锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性能、焊接性
能好，易于变形加工，但切削性能差。 不能进行热处理强化，常用加工硬化提高其强度。 常用的Al-Mn系合金有LF21（3A21）。其抗蚀性和强 度高于纯铝，用于制造油罐（箱）、管道、铆钉等需 要弯曲、冲压加工的零件。 常用的Al-Mg系合金有LF5（5A05），其密度比纯铝小， 强度比Al-Mn系合金高，在航空工业中得到广泛应用， 如制造管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件。
主要强化相为η
（MgZn2）,T(Al2Zn3Mg3),S(Al2CuMg).杂质相有 Mg2Si,(FeMn)Al6,Al(FeMn)Si6等。 时效过程：a过→G.P区→ η’相→ η相 a过→G.P区→T’相→T相 a过→G.P区→S’相→S相
3.2 观察和分析7A04合金的固溶+时效的组织。
（3）Al-Mg系铸造铝合金
耐蚀性好，强度高，密度小；但铸造性能差，耐热性
差。 常用有ZL301(ZAlMg10)ZL302(ZAlMg5Si1)等。
主要用于制造外形简单、承受冲击载荷，在腐蚀介质
下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体。
4）Al-Zn系铸造铝合金
铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，
董立新
一、实验目的
熟悉铝合金的分类、特性及用途。
掌握变形铝合金的时效处理过程及组织分析。 掌握变形铝合金时效过程的硬度变化。
掌握铝合金的硬度测试。
二、原理概述
铝合金时效硬化现象——铝合金淬火后放 时效硬化的本质——在固溶度曲线以下自过饱和固溶
480 ℃,100min+ 120 ℃,6h人工时效； 480 ℃,100min+ 室温,48h自然时效；
固溶处理：480 ℃,100min
混合酸腐蚀，500×
人工时效：120 ℃,6h
混合酸腐蚀，500×
人工时效：120 ℃,6h
硝酸水溶液腐蚀，500×
自然时效：室温，48h
（见显微镜上组织）