铝合金淬火及时效曲线测定实验讲解
2A14铝合金TTT曲线及其淬火敏感性
2A14铝合金TTT曲线及其淬火敏感性董非;易幼平;黄始全;张玉勋【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2017(031)010【摘要】采用分级淬火实验方法,绘制了2A14铝合金时间-温度-转换率(TTT)曲线,利用XRD、TEM、EDS等观察分析了合金等温过程中的组织变化,结合Avrami方程研究了等温过程中相变动力学.结果表明合金TTT曲线鼻尖温度为350℃,淬火敏感区间为300～400℃.2A14铝合金过饱和固溶体在350℃等温处理时快速分解,第二相脱溶析出速率达到最高.鼻尖温度较大的过饱和度和较高的扩散速率是第二相快速析出和长大的主要原因.2A14铝合金淬火过程中,建议在淬火敏感区间(300～400℃)提高冷却速率抑制第二相析出,在其他温度区间适当降低冷却速率,以获得较高的综合性能.【总页数】5页(P77-81)【作者】董非;易幼平;黄始全;张玉勋【作者单位】中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;中南大学机电工程学院,长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;中南大学机电工程学院,长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;中南大学机电工程学院,长沙410083;中南大学高性能复杂制造国家重点实验室,长沙410083;中南大学机电工程学院,长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TG146.2【相关文献】1.6082铝合金的TTT曲线及其研究 [J], 王岗;尹志民;赵凯;段佳琦;刘博;商宝川2.2219铝合金的TTT曲线与微观组织 [J], 王会敏;易幼平;黄始全3.2A14铝合金光纤激光填丝焊热裂纹敏感性研究 [J], 王伟;黄坚;赵耀邦;胡佩佩4.6063铝合金的TTP曲线与淬火敏感性 [J], 李红英;曾翠婷;韩茂盛;刘蛟蛟;鲁晓超5.6063铝合金的TTP曲线与淬火敏感性（英文） [J], 李红英;曾翠婷;韩茂盛;刘蛟蛟;鲁晓超;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
7449 铝合金在不同淬火剂中的热传递系数测量
7449 铝合金在不同淬火剂中的热传递系数测量摘要：可热处理铝合金通过淬火操作获得其高强度，但同时因为淬火操作引入了残余应力。
这些内应力会导致应力腐蚀破裂，并引起复杂锻件和机械加工件的变形。
因此，研究淬火过程中的传热过程显得非常重要。
本文通过测量7449铝合金在不同淬火剂中的热传递系数进行了相关研究。
通过使用淬火过程中的时间-温度曲线建立了一维有限元模型，来计算热传递系数。
使用软件INTEMP来解决逆热传导问题。
同时对淬火过程中不同表面条件对热传递的影响进行了研究。
由于液体与表面之间存在短暂的蒸汽膜，在过渡态沸腾区液体的进入受到了很大的限制。
关键词：7449铝合金;热传递系数;表面粗糙度1.简介铝由于其高的强度-重量比和高耐腐蚀性成为几乎所有航空航天结构的理想选择。
铝合金被广泛应用于需要经受巨大应力并且几乎不允许失效的情况，特别是航空航天工业。
7449铝合金是一种铝镁锌铜锆合金，强度很高。
7449铝合金最适合用于需要极高强度的锻造和机加工零件，尤其是承受压缩力的零件，如机翼上部结构。
要制造强化合金件，大部分析出硬化型铝合金依靠从溶液热处理温度（约470℃）快速（>100K/s）冷却下来，以抑制过大的第二相形成。
冷水作为浸入或者喷洒淬火剂可以产生尽可能大的热梯度，从机械特性的角度来看是理想的淬火剂。
但是，强烈的热梯度会导致不均匀的塑性变形。
据报道，这种情况出现在450℃-300℃的温度范围内。
在厚的组件如板和大型锻件中，塑性变形会导致表层的压缩应力，以及与之平衡的次表层的拉伸大应力。
所以，研究淬火过程是极为重要的，尤其是淬火过程中的热传递系数。
如图1所示，可以将淬火过程分为四个不同的区间：1.1单相区—在这个区间，温差很低，热传递速度缓慢;1.2核沸腾区—通过蒸汽气泡将热量从金属表面带走，蒸汽气泡在成核点开始形成。
这个区间的热传递非常快，其热传递机制比较复杂;1.3过渡区—在热表面上形成气泡速度很快，以致开始形成一个蒸汽膜，类似毯子。
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。
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。
[资料]铝合金热处理-时效
![[资料]铝合金热处理-时效](https://img.taocdn.com/s3/m/76839848ac02de80d4d8d15abe23482fb4da02b0.png)
众所周知，固溶热处理过的材料，以时间和温度为主要因素，从过饱和固溶状态产生析出，在此过程中材料的强度增加。
这种现象称为时效现象，它是继固溶热处理的重要的过程。
一般在室温下引起的时效叫做自然时效，在高温下引起的时效叫做人工时效。
前者也称为低温时效，后者也称为高温时效。
在室温时效时，时效速度缓慢不能达到最终值，而在高温时效时，时效速度达到最大值后引起软化。
这种现象称为过时效。
图5 2014，6061合金板材的人工时效条件与强度的关系图5是2014，6061合金板材的高温时效曲线，根据时间和温度的因素来了解淬火时的强度变化。
表4是实用合金的析出处理条件的一个例子。
用日本工业标准标号表示，T4状态为低温时效，T6为高温时效。
某些合金在热加工时就呈固溶状态，不用淬火处理，而只用析出处理也能获得强度。
6063挤压的材料的T5处理是其代表性的处理。
在生产过程中，时效处理时的生产技术上的问题，不比固溶处理时少。
因此更详细些就涉及到时效处理的机理。
如上所述，固溶热处理→室温过饱和固溶→时效→硬化发生性质上的变化，这是由于在过饱和固溶体的分解过程中合金结构发生了变化，因此关于形成什么样的析出相，过去就进行了大量的研究。
现在，对研究最多的了解详细的铝-4%铜合金的强化机理为例加以说明。
图6示出在两种时效条件下铝-4%铜合金析出硬化的区域、中间相的范围与硬度的关系，由此形成过饱和固溶体→G.P(1)→G.P(2)→→→CuAl2的序列。
图6 铝-4%铜合金在2种时效条件下时效硬化时组织对硬度的影响由于在室温那样比较低的温度下形成G.P区，因而在一定的临界温度以上加热时变为不稳定和再固溶。
由于这样原因，在时效硬化时强化的机械性能可以返回到固溶处理后(沾火当时)的软质状态。
这种现象称为回归。
例如，铝-4%铜合金进行常温时效，产生G.P区，如果再把它在200℃下加热1分钟左右，就恢复到淬火后的状态。
时效硬化的机理从位错理论来说，由于存在上述那样的析出质点，可根据位错运动妨害的程度情况来说明。
2024铝合金的熔铸及时效处理对其力学性能的影响
目录第一节实验目的及实验题目----------------------- 2 第二节实验材料及试验方法----------------------- 21、实验材料与实验方法-------------------22、实验仪器与设备-------------------------33、实验原理-------------------------------44、技术路线-------------------------------55、合金的熔铸-------------------------------66、试样的制备-------------------------------67、测试方法-------------------------------7 第三节实验结果及实验分析------------------------7第四节实验结论与心得体会----------------------10第一节实验目的及实验题目一、实验目的本综合实验是在金属材料本科生完成相关专业理论课之后得一次全面综合实验训练，通过从铝合金材料设计与选择、制备到性能检测的全程训练，使学生了解铝合金材料及其加工的生产全过程，所学基础理论和专业理论来解释实验中的各种实验现象，培养学生的动手能力和综合分析问题的能力，特别是学生的独立设计实验方案及创新能力。
二、基本要求了解课题所研究铝合金材料的设计方法；初步掌握铝合金制备和试样加工基本技能；熟悉铝合金材料的生产的过程，了解与掌握材料科学与工程研究的基本步骤及思维方法，所用的仪器设备及操作使用；学会整理数据，运用知识解释实验中的现象，理论联系实际，培养动手能力，采集并分析数据的综合能力。
二、实验题目2024铝合金的熔铸及时效温度对其力学性能的影响实验条件：1）固溶处理：500℃，保温30min:；2）水淬；3）时效处理：170℃-200℃（每15℃一组），保温时间6h。
铝合金不同淬火温度对时效效果的影响
五、实验报告要求
将本组所得硬度数据填入表中，并画出淬火 温度与硬度曲线。 解释实验所获得的曲线，确定最佳淬火温度。
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四、实验步骤与方法
将不同淬火温度试样用细砂纸磨去氧化皮后 再测定硬度，这是淬火态。 将淬火态硬度测定完后，要保存好自己所负 责的淬火试样，经过自然时效后（一般大于7 天）再测定硬度（具体时间由指导老师与同 学商定）。
四、实验步骤与方法
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）。
三、实验设备及材料
箱式电阻炉和坩埚电阻炉：加热试样 用。 淬火水槽：用于淬火冷却。 布式硬度计：测定淬火后硬度。 读数显微镜：测定压痕直径。 实验材料：2024铝合金试样
四、实验步骤与方法
每班分为5个小组，每组分别领取一套试样 （5块试样），每人负责一个淬火温度。 将表面磨好的试样分别放入所需要用的温度， 如480℃和500℃坩埚电阻炉的盐浴槽中，其 它三种不同温度试样分别放入箱式电阻炉内， 保温时间一样，10～15分钟左右，然后快速 淬入水槽中。
淬火工艺的确定原则淬火加热温度淬火时金属内部会发生一系列物理化学变化除最主要的相态变化外还会产生再结晶晶粒长大以及与周围介质的作用等这些变化对淬火后合金的性能都会带来影响
一、实验目的
了解固溶淬火工艺（淬火前加热温度、保温 时间及淬火速度等）对铝合金时效效果的影 响。 掌握金属材料最佳淬火温度的确定方法。
二、实验原理
1.概述
形变铝合金的淬火和时效温度文库
形变铝合金的淬火和时效温度部分形变铝合金的淬火和时效温度的确定合金牌号半成品淬火 时效最低温度℃最佳温度℃ 过烧危险温度℃时效温度℃时效时间/HLY 12 板材、挤压件485 ~ 490 495 ~ 503 505 185 ~ 195 6 ~ 12LY16 各类 520 ~ 525 530 ~ 542 545 160 ~175/200 ~ 220 10 ~ 16/8~12LY17 各类515 520 ~ 530 - 180 ~ 195 12 ~ 16LY2 各类490 495 ~ 508 512 165 ~ 175 10 ~ 16LD2 各类510 525 ± 5 596 150 ~ 165 6 ~ 15LD5, LD6 各类500 515 ± 5 545 150 ~ 165 6 ~ 15LD7 各类520 535 ±5 545 180 ~ 195 8 ~ 12LD8 各类510 525 ~ 535 545 165 ~ 180 8 ~ 14LD9 挤压件510 510 ~ 530 - 135 ~ 150 2 ~ 4LD10 各类 490 500 ± 5 515 175 ~ 185 5 ~ 8LC4 包铝板450 455 ~ 480 525 120 ~ 125 24不包铝板135 ~ 145 16型材120 ± 5 3160 ± 3 3LC6 模锻件100 ± 5 5155 ~ 160 8 ~ 9450 455 ~ 473 145 ± 5 16LC9 挤压件 450 455 ~ 480 520 ~ 530140 ± 5 16模锻件110 ± 5 6 ~ 8117 ± 5 6 ~ 10LD7铝合金过烧组织的研究[J].卢克让王秀玲陈荣顺文献来自:材料工程 1984年第04期LD7合金是Al-Cu-Si-Fe-Ni系热强铝合金,一般在锻造后经530℃淬火+180℃/16小时人工时效状态下使用。
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。
School of Materials Science and Engineering
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）。
铝合金时效分析
铝合金时效分析实验
一、实验目的
（1）熟悉铝合金的分类、特性及用途。
（2）掌握变形铝合金的时效处理过程及组织分析。
（3）掌握变形铝合金时效过程的硬度变化。
（4）掌握铝合金的硬度测试。
二、实验原理概述
（1）铝合金时效硬化现象——铝合金淬火后放置，其硬度将随时间的推移不断升高。
（2）时效硬化的本质——在固溶度曲线以下自过饱和固溶体析出了能使硬度得到提高的第二相。
（3）时效是铝合金强化的重要方法之一.
三、实验内容及步骤
（1）熟悉本实验所用的7A04合金的组织。
（2）观察和分析7A04合金的固溶+时效的组织。
（3）测试7A04合金自然时效和人工时效的硬度。
四、实验仪器及设备
布、洛氏两用硬度计显微维氏硬度计
五、实验结果及数据处理。
2 实验预习报告
实验预习报告
实验1、铝合金时效硬化曲线的测定及其影响因素分析
1．何谓时效处理工艺？说明时效强化的机理（举例说明）。
2. 什么是峰时效？说明温度和时间对时效过程的影响关系，并根据时效强化机制解释曲线的变
化规律。
实验2、焊接工艺与焊缝组织检验
1. 说明常用焊接方法、可焊材料、适用范围及特点。
2. 查阅国家能源局发布的中华人民共和国行业标准NB/T 47015-2011 “压力容器焊接规程”中“钢制
压力容器焊接规程”，简要回答对于（1）焊接材料；（2）焊接材料的使用；（3）坡口制备；（4）预热；（5）后热；（6）焊后热处理；（7）焊接返修等方面的主要规定。
3. 对比分析低淬透性和高淬透性钢的焊接接头热影响区的显微结构演化（图示）。
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铝合金热处理-时效
众所周知，固溶热处理过的材料，以时间和温度为主要因素，从过饱和固溶状态产生析出，在此过程中材料的强度增加。
这种现象称为时效现象，它是继固溶热处理的重要的过程。
一般在室温下引起的时效叫做自然时效，在高温下引起的时效叫做人工时效。
前者也称为低温时效，后者也称为高温时效。
在室温时效时，时效速度缓慢不能达到最终值，而在高温时效时，时效速度达到最大值后引起软化。
这种现象称为过时效。
图5 2014，6061合金板材的人工时效条件与强度的关系图5是2014，6061合金板材的高温时效曲线，根据时间和温度的因素来了解淬火时的强度变化。
表4是实用合金的析出处理条件的一个例子。
用日本工业标准标号表示，T4状态为低温时效，T6为高温时效。
某些合金在热加工时就呈固溶状态，不用淬火处理，而只用析出处理也能获得强度。
6063挤压的材料的T5处理是其代表性的处理。
在生产过程中，时效处理时的生产技术上的问题，不比固溶处理时少。
因此更详细些就涉及到时效处理的机理。
如上所述，固溶热处理→室温过饱和固溶→时效→硬化发生性质上的变化，这是由于在过饱和固溶体的分解过程中合金结构发生了变化，因此关于形成什么样的析出相，过去就进行了大量的研究。
现在，对研究最多的了解详细的铝-4%铜合金的强化机理为例加以说明。
图6示出在两种时效条件下铝-4%铜合金析出硬化的区域、中间相的范围与硬度的关系，由此形成过饱和固溶体→G.P(1)→G.P(2)→→→CuAl2的序列。
图6 铝-4%铜合金在2种时效条件下时效硬化时组织对硬度的影响由于在室温那样比较低的温度下形成G.P区，因而在一定的临界温度以上加热时变为不稳定和再固溶。
由于这样原因，在时效硬化时强化的机械性能可以返回到固溶处理后(沾火当时)的软质状态。
这种现象称为回归。
例如，铝-4%铜合金进行常温时效，产生G.P区，如果再把它在200℃下加热1分钟左右，就恢复到淬火后的状态。
时效硬化的机理从位错理论来说，由于存在上述那样的析出质点，可根据位错运动妨害的程度情况来说明。
铝合金的时效强化是如何进行
未均质处理铝棒和(铝合金)的时效强化是如何进行和完成的未均质处理铝棒和(铝合金)的时效强化是如何进行和完成的经淬火后的铝合金强度、硬度随时间延长而发生显著提高的现象称之为时效，也称铝合金的时效硬化。
这是铝合金强化的重要方法之一。
由定义可知，铝合金时效强化的前提，首先是进行淬火，获得饱和单相组织。
在快冷淬火获得的固溶体，不仅溶质原子是过饱和的，而且空位(晶体点缺陷)也是过饱和的，即处于双重过饱和状态。
经研究可知；铝合金固溶处理温度越高，处理后过饱和程度也越大，经时效后产生的时效强化效果也越大。
因此固溶处理温度选择原则是：在保证合金不过烧的前提下，固溶处理温度尽可能提高。
固溶处理后的铝合金，在室温或某一温度下放置时，发生时效过程。
此过程实质上是第二相从过饱和固溶体中沉淀的过程。
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。
它依下列顺序进行：a过→G.P 区→θ’’相→θ’相→θ相影响时效强化效果的因素有哪些？时效是按一定顺序进行的，强化效果受以下因素影响。
(1)时效温度。
固定时效时间，对同一成分的合金而言，时效温度与时效强化效果(硬度)之间关系。
在某一时效温度时，能获得最大硬化效果，这个温度称为最佳时效温度。
不同成分的合金获得最大时效强化效果的时效温度是不同的。
统计表明，最佳时效温度与合金熔点之间存在如下关系：T0 = (0.5 – 0.6)T(2) 时效时间。
硬度与强度峰值出现在θ’’相的末期和θ’过渡相的初期，θ’后期已过时效，开始软化。
当大量出现θ相时，软化已非常严重。
故在一定的时效温度内，为获得最大时效强化效果，应有一最佳时效时间，即在θ’’产生并向θ’转变时所需的时间。
(3)淬火温度、淬火冷部却速度和淬火转移时间。
实践证明，淬火温度越高，淬火冷却速度越快，淬火中间转移时间越短，所获得的固溶体过饱和程度越大，时效进行后强化效果越大。
(4)时效工艺。
时效可选单级或分级时效。
单级时效指在室温或低于100℃温度下进行的时效过程。
7075铝合金淬火与时效热处理间隔时间
7075铝合金作为一种高强度、耐腐蚀的金属材料，在航空航天、汽车制造等领域有着广泛的应用。
而对于7075铝合金的加工工艺中，淬火和时效热处理是至关重要的两个工艺步骤。
淬火是指将材料加热至一定温度后突然冷却，以改变其组织结构和性能；时效热处理则是在淬火后将材料加热至较低的温度下保温一定时间，使其组织进一步稳定和增强。
而7075铝合金淬火与时效热处理间隔时间对最终产品的性能和品质有着重要影响。
本文将对7075铝合金淬火与时效热处理间隔时间进行探讨。
一、7075铝合金淬火与时效热处理的基本原理7075铝合金由于含有较多的锌、铜等合金元素，因此具有很高的强度和硬度。
然而，这也使得该合金在加工过程中容易产生残余应力和变形，为了消除这些影响，需要经过淬火和时效热处理工艺。
1. 淬火原理淬火是通过使材料急剧冷却以促使组织结构发生变化，以提高材料的硬度和强度。
对于7075铝合金来说，常用的淬火工艺是水淬和空冷淬。
水淬可以使得材料快速冷却，获得更高的强度和硬度；而空冷淬则是通过将材料置于自然环境中进行冷却，工艺简单但效果较弱。
2. 时效热处理原理时效热处理是在淬火后将材料加热至较低的温度下保温一定时间，使其组织进一步稳定和增强。
对于7075铝合金来说，常用的时效热处理工艺有T6、T73等。
T6时效是在人工时效的条件下进行加热处理，可以获得较高的强度和硬度；T73时效则是在固溶态时效条件下进行加热处理，可以获得较高的耐腐蚀性。
二、7075铝合金淬火与时效热处理间隔时间的影响因素7075铝合金淬火与时效热处理间隔时间的选择需要考虑到多种因素，包括材料的成分、加工工艺、产品要求等。
1. 材料成分7075铝合金中的合金元素种类和含量不同，对淬火和时效热处理的影响也会有所不同。
一般来说，含铜量越高、锌量越低的合金对淬火和时效热处理的敏感度越大。
2. 加工工艺不同的加工工艺会对材料的组织结构和性能产生影响。
包括铸造、挤压、锻造等工艺对淬火和时效热处理的影响是不同的，需要根据具体情况进行分析。
铝合金时效分析试验
（N/mm2）
显微维氏硬度试验原理示意图
显微维氏硬度表示
硬度值+HV+试验负荷(Kg)/保荷时间(s)
例如：320HV200/30表示维氏硬度值为320，试验所用的试
验负荷为200g，试验保荷时间为30s。
显微维氏硬度试验条件
显微维氏硬度试验主要用于在室温下薄板材或金属表层及组
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。
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
布、洛氏两用硬度计
显微维氏硬度计
1布氏硬度试验
1）试验原理 用一定直径D（mm）的钢球或硬质合金球为压头，施以一定的 试验力F（N），将其压入试样表面（图3），经规定保持时间 t（s）后卸除试验力，而在试样表面获得一直径d的残留压痕， 以单位压痕球形表面积上的平均试验力来表示布氏硬度值。 其计算公式为：
10.0 5.0 2.5 10.0 5.0 2.5 10.0 5.0 2.5
29420 7355 1839 9807 2452 613
29420 7355 1839 9807 2452 613 2452 613 153
<140
0.102F D2
2024铝合金的熔铸及时效时间对其性能的影响 4
2024铝合金的熔铸及时效时间对其性能的影响一、实验目的与任务 (2)二、基本要求 (2)三、实验材料与实验方法 (2)3.1 原材料介绍 (3)3.2 实验所需仪器设备 (3)3.3 实验原理 (4)3.4 技术路线 (5)3.5 合金的熔铸 (6)3.6 试样的制备 (6)3.7 测试方法 (6)四、实验结果与分析 (6)五、结论与心得体会 (10)5.1 实验结论 (10)5.2心得体会 (11)附录：参考文献 (11)一、实验目的本综合实验是在金属材料本科生完成相关专业理论课之后的一次全面综合试验训练，通过铝合金材料设计与选择，制备到性能检测的全程训练，使学生了解铝合金材料及加工的生产全过程，所学基础理论和专业理论来解释实验中的各种现象，培养学生的动手能力和综合分析问题的能力，特别是学生的独立设计实验方案及创新能力。
二、基本要求了解课程所研究铝合金材料设计方法；初步掌握铝合金材料制备和试样加工基本技能；熟悉铝合金材料生产的过程，了解与掌握材料科学与工程研究的基本步骤及思维方法，所用的仪器设备及操作使用；学会整理数据，运用知识解释实验中现象，理论联系实际，培养动手能力，采集并分析数据的综合能力。
三、实验材料与实验方法3.1原材料介绍原材料：铝锭、镁锭、铜丝铝，是一种化学元素。
它的化学符号是Al，它的原子序数是13。
银白色轻金属。
有延性和展性。
商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。
在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。
铝粉和铝箔在空气中加热能猛烈燃烧，并发出眩目的白色火焰。
易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，不溶于水。
相对密度2.70熔点660℃沸点2327℃。
铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。
航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。
应用极为广泛。
铜，是一种化学元素，它的化学符号是Cu（拉丁语：Cuprum），它的原子序数是29，是一种过渡金属。
铝合金时效硬化曲线的测定青苗教育
中小学
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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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t
饱和α固溶体＋析出相 （弥散细小的硬质点）
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二、实验原理
铝铜合金130℃时效时的硬度与时间的关系
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三、实验步骤与方法
每班分为3个小组，每组分别领取一套试样(10块试样)。 将试样放入箱式电阻炉中，加热温度为495℃±3 ℃，保温1h， 保温结束快速淬入水槽中。 每组取一个试样立即测定淬火后的硬度（固溶态的样品硬 度）。
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实验报告要求
1、所有实验数据均要造表并制图，并附在实验报告后面； 3、实验报告采用中南大学实验报告标准格式； 4、根据实验结果，给出误差分析，说明造成误差可能存 在的因素有哪些； 5、根据实验结果，说明时效工艺造成硬度变化的原因； 6、根据实验结果，说明时效温度对时效硬度峰值的影响；
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二、实验原理
脱溶（时效的实质） ----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。属扩散型相变。
T α
α
β
固溶处理 速冷 过饱和α
人工时效
自然时效
α＋ β A 过饱和α固溶体 固溶处理 固溶淬火 B 析出
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五、布式硬度计
布氏硬度计：HBS测量范围8~450 三种压头：ф2.5mm、ф5mm、ф10mm 有六种负荷：183.75kgf、245kgf、490kgf、735kgf、980kgf、2940kgf
公式: HBS=2F/πD
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实验安全注意事项
人身安全
安全第一，严格按照仪器和设备的操作流程进行操作，谨防烧烫 伤和触电；
设备完好
操作设备切忌粗暴，维持设备完好才能确保实验可靠地持续进行； 目前可用设备有限，更要珍惜!
实验室安全
做好实验室开关门钥匙的交接工作，确保人走断水断电关窗关门； 当实验完成后，试验台要清洁归原！
F：负荷250kgf D：压头5mm
D
D2 d 2
π：系数3.14 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。 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
时效温度—时效时间—硬度(HBS)
HBS(130°C) HBS(160°C) HBS(190°C)
0h 1h 2h 4h 6h
8h
10h 12h 14h 16h
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四、实验设备及材料
箱式电阻炉：加热试样用。 淬火水槽： 用于淬火冷却。 布式硬度计：测定淬火及时效后硬度。 读数显微镜：测定压痕直径。 实验材料： 2024铝合金试样
每组的其他试样立即放入箱式电阻炉中进行时效处理，时效 温度分别为130 ℃,160 ℃,190 ℃，每组取一个温度进行实 验，保温时间分别为1，2，4，6, 8, 10, 12，14，16h。 时效后将样品表面氧化层磨去，再进行硬度测定。
全部测定完成后，绘制时间-硬度曲线。
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六、读数显微镜
• • • • • • 放好样品 调焦 移动样品台，把压痕放置于刻度 线上 旋转手柄，使线分别与压痕的两 边相切，并读出读数 两个读数相减，得到压痕直径 查表，得到布氏硬度
2
3
4
5
2
3
4
5
2.87mm
实验完成后，把样品交给班长 实验样品须回收
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Thank you !
二、实验原理
淬火时效是铝合金改善力学性能的的主要热处理手段 铝合金的淬火时效一般是一个联合工艺，一般二者不 会单独出现； 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，铝的淬火是为了获得过饱和固溶体，为随 后的时效的准备过饱和固溶体；铝合金的淬火又常称为固 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
4.42mm
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实验注意事项：
1 一个数据点硬度至少测三次，尽量减小误差； 2 取样后，及时关闭好干燥箱炉门，尽量减少炉温波动；最 后一个取样的同学需要关闭干燥箱电源； 3 严格按时效时间和温度进行时效处理，不得随意变动； 4 时效与随后的硬度测定时间不要间隔太长，最好尽快测量 硬度； 5 时效后务必将样品表面氧化层去除干净，保证实验结果的 可靠性
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五、布式硬度计
1 打开电源
2 放好样品 3 调好参数（压头ф5mm、时间30s、负载 245kgf ）
4 顺时针旋转手轮当负荷大于90时硬度计 会发出叫声，同时加荷指示灯亮，这时手 轮立刻停止，硬度计自动进行加荷→保荷 时间→卸荷结束，然后逆时针转动手轮， 将试样取出测定压痕(d)，再查表。
铝合金时效硬化曲线测定
指导老师： 唐 蓓
School of Materials Science and En合金淬火及时效操作方法 了解时效温度、时间对时效强化影响规律
加深对时效强化及其机理的理解
学会硬度计及读数显微镜的使用
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