铝合金淬火工艺

铝合金淬火工艺

简介:一、淬火加热温度的选择工业挤压铝合金制品不像建筑铝型材6063合金，可以在挤压时用风冷或水冷进行淬火(在线淬火)，而多数合金要在专门的加热和冷却设备(淬火炉和冷却槽)中进行淬火处理。淬火的...

淬火加热温度的选择

工业挤压铝合金制品不像建筑铝型材6063合金，可以在挤压时用风冷或水冷进行淬火(在线淬火)，而多数合金要在专门的加热和冷却设备(淬火炉和冷却槽)中进行淬火处理。淬火的加热温度、转移时间、冷却方式都有严格的规定。

1．淬火加热温度的选择

淬火加热温度主要根据相图中低熔点共晶温度和合金溶解度曲线的温度来选择。如图

3—5—2为二元相图示意图。成分为B

1的合金只有温度高于t

溶

时β相溶于基体形成单一的

α固溶体。当温度继续升高到t

共

时，超过了非平衡结晶条件下的低熔点共晶温度，即产生低熔点共晶体熔化，称过烧。金属制品过烧，造成废品。因此淬火加热温度必须低于共晶温度(过烧温度)，而高于合金的溶解度曲线温度。从理论上讲共晶温度与过烧温度是一致的。实际上由于非平衡结晶以及杂质元素的加入，实际的过烧温度比理论上的共晶温度略低。所

以一般选择淬火温度都是低于过烧温度l0～30℃。t

溶与t

共

之间的温度范围窄的选下限，t

溶

与t

共

之间的温度范围宽的视工艺和性能情况而选择。

淬火加热温度是铝合金热处理中的一个重要的工艺参数，由图3—5—2可知，铝合金的淬火加热温度范围很窄，应适当选择，且其温度波动范围一般不应超过±3℃。但由于铝合金制品淬火大多采用立式淬火炉，其温差很难保证在±3℃以内，多数淬火炉的温差都有±5℃甚至更大，所以淬火加热温度的温差通常控制在±5℃。一般来说在保证不发生过烧的前提下，应尽量提高淬火加热温度。因为温度越高，合金元素和强化相固溶越好，则淬火时效后的力学性能就越高。如图3 —5—3、图3—5—4和图3—5—5所示。部分工业铝合金的淬火加热温度见表3—5—1。

图3—5—2淬火加热温度与合金成分的关系图图3—5—3 2A02合金φ2mm棒材

淬火温度对力学性能影响

图3—5—4 2A16合金φ2mm棒材图3—5—5 2A17合金

φ30mm棒材

淬火温度对力学性能影

响淬火温度对力学性能影响

表3—5—1铝合金型、棒材淬火温度表

合金炉膛控制

温度/℃

开始保温

温度/℃

淬火温度

/℃

合金

炉膛控制

温度/℃

开始保温

温度/℃

淬火温度

/℃

7005446～454445450±52A02，2014

2A14，2A04

500～505500503±5

7075,7A09458～465458463±52A50,2B50510～515510512±5 7A10,7A03470～475470472±56A02,2A90516～521516518±5

7A04472～477472474±52A17,6061

6063.2A10

520～525520523 ±5

7A15,7003465～475466470±52A70,2A80,2A13526～531526528±5

2A12,2024

(φ>20 mm制品)

493～497493495±54A11,6351,6082525～535525530±5 2A12,2024

(φ≤20 mm)

496～502497500±52B12485～495485490 ±5 2A06,2A01,2B11495～505495500±52A16,2A17530～540530535±5 2A11,2017495～499495497 ±5

2．淬火加热保温时间

淬火加热保温时间主要取决于强化相的固溶速度。而强化相的固溶速度又与淬火加热温度、合金的本性、组织状态、制品断面大小、加热条件、介质及装炉多少等因素有关。

一般淬火加热温度偏上限时，其保温时间相应要短一些。经过高温挤压、变形程度较大的，保温时间较短。而预先经过退火的制品，由于其强化相缓慢析出较粗大，使其强化相

溶解速度较慢，因而保温时间相应的长一些。制品在热空气中加热和在盐浴中加热其保温时间大不一样。在盐浴中加热的时间要短得多。工业用铝合金型、棒材多数是用立式空气淬火炉，其保温时间是以金属表面温度或炉膛温度达到淬火温度下限开始计算保温时间。

表3—5—2列出了铝合金型、棒材在立式空气淬火炉中，不同制品尺寸的加热保温时间。表3—5—3为管材在立式空气淬火炉中，不同壁厚的加热保温时间。淬火加热保温时间必须保证强化相充分溶解，才能获得最大的强化效果。但加热时间也不宜太长，在某些情况下，反而会使合金性能降低。

二、淬火加热保温时间

淬火加热保温时间主要取决于强化相的固溶速度。而强化相的固溶速度又与淬火加热温度、合金的本性、组织状态、制品断面大小、加热条件、介质及装炉多少等因素有关。

一般淬火加热温度偏上限时，其保温时间相应要短一些。经过高温挤压、变形程度较大的，保温时间较短。而预先经过退火的制品，由于其强化相缓慢析出较粗大，使其强化相溶解速度较慢，因而保温时间相应的长一些。制品在热空气中加热和在盐浴中加热其保温时间大不一样。在盐浴中加热的时间要短得多。工业用铝合金型、棒材多数是用立式空气淬火炉，其保温时间是以金属表面温度或炉膛温度达到淬火温度下限开始计算保温时间。

表3—5—2列出了铝合金型、棒材在立式空气淬火炉中，不同制品尺寸的加热保温时间。表3—5—3为管材在立式空气淬火炉中，不同壁厚的加热保温时间。淬火加热保温时间必须保证强化相充分溶解，才能获得最大的强化效果。但加热时间也不宜太长，在某些情况下，反而会使合金性能降低。

表3—5—2铝合金型、棒材在立式空气淬火炉中加热保温时间

表3—5—3铝合金管材在立式空气淬火炉中加热保温时间

三、淬火转移时间

许多工业热处理强化合金如2A12，7A04等高强度铝合金，不像建筑铝型材如6063合金那样可以在空气中淬火，即较小的冷却速度就可以阻止强化相的析出。它们从淬火加热炉中拿出，转移到淬火水槽中，短短的十几秒钟甚至是几秒钟在空气中冷却，就会有强化相的析出，影响强化效果。表3—5—4列出了 7A04合金不同转移时间对淬火后的力学性能的影响。