铝及铝合金的热处理
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。
7a09铝合金热处理公式
7a09铝合金热处理公式
7a09铝合金热处理公式是指将7a09铝合金加热到一定温度，保温一段时间后，再进行冷却的过程。
具体的热处理公式如下：
1. 固溶处理（Solution Treatment）：将7a09铝合金加热到约495℃-505℃的温度，保温一段时间，通常为1-2小时。
这个过程主要是使合金中的固溶体达到均匀分散，增加合金的强度和硬度。
2. 水淬（Quenching）：将加热保温后的7a09铝合金迅速冷却至室温。
这个过程可以有效地保持固溶体的均匀分散，防止固溶体析出，从而提高合金的强度和硬度。
3. 再时效处理（Artificial Aging）：将冷却至室温的7a09铝合金再次加热到约120℃-180℃的温度，保温一段时间，通常为8-24小时。
这个过程主要是通过固溶体的析出和再结晶，进一步提高合金的强度和硬度，并调控合金的性能。
需要注意的是，具体的热处理参数和时间可以根据合金的要求和具体的应用情况进行调整。
同时，热处理过程中的温度控制和冷却速率也非常重要，对于合金的性能和组织结构的形成有着重要影响。
因此，在进行热处理时，需要根据实际情况进行优化和调整。
铝合金热处理技术-铝合金热处理T6热处理T5热处理T4热处理T7
鋁合金熱處理技術熱處理的定義很廣，凡是人為控制之加熱與冷卻過程，用以改善材料之結構與性質者皆屬於熱處理，所以鑄錠在加工前成形中，或加工後以及鑄件所施之加熱及冷卻過程都叫熱處理，亦包含下式的處理：(1)浸熱(Soaking)，均質化處理(homogenizing)預熱—使鑄塊組織均質化而長時間加熱處理。
(2)再熱(reheating)熱間加工，而加熱處理。
(3)Annealing退火-軟化材料。
(4)Solution heat treatment)溶體化處理，quenching淬火，回火(artificial aging 或temper)—提高材料強度(5)Stabilizing treatment安定化處理鋁合金分為兩大類：(1)Heat treatable alloy(2)Non-heat treatable熱處理鋁合金為2XXX，6XXX，7XXX或2XX.X，3XX.X，7XX.X，其區分是熱處理鋁合金如施以適當熱處理其內部結構發生一種相變化，產生細緻析出物，藉此種析出物，強化材料。
這種現象叫析出硬化或時效硬化。
(Heat treatable alloy =precipitation-hardenable alloy)非熱處理合金則無析出硬化現象(但也會有析出物)，故其強化作用通常借助一般的方法，如因溶體強化，加強化細晶強化。
(1)鋁合金之特性首先我們先討論鋁及其合金的特性來說明鋁及鋁合金為何大量的被運用。
(a)輕~2.7Mg/m，差不多是同體積銅或鋼的1/3重量。
(b)防腐蝕能力強。
(c)可反射輻射能—可見光、輻射熱、電磁波。
(d)導電及導熱能力強，且又是非鐵磁性。
(e)non-sparking(f)無毒性(g)外觀及表面易處理(h)機械性質良好(i)存量多鋁合金的代號甚多，例如：A.A(Aluminum,Association)Al coa：(Alumunum Company of America)，JIS，DIN，BS等等，在我們僅說明 A.A.代號及J.I.S 代號：A.A.代號用四位數字表示1XXX 純鋁系 99.00%以上2XXX Al-Cu3XXX Al-Mn4XXX Al-Si5XXX Al-Mg6XXX Al-Mg-Si7XXX Al-Zn8XXX 前代號以外之系統9XXX 備用J.I.S代號 A2P1A-代表鋁2-表示大區別 1.鋁 2.耐蝕鋁合金 3.高力鋁合金 4.耐熱鋁合金P-表示形狀 P板 R條 E圓板 PC合板 RC合條 T管B棒 W線 S擠壓形材 V卯釘材 F鍛造品H箔 TW熔接管 BC導體1-表示種類特1 特2分別用S.O(2)鋁合金之析出硬化當金屬所受襪力超過其降伏強度時，即發生塑性變形，從內部微結構的觀點來看，變形最主要是由差排(dislocation)再受外力下，開始移動而造成。
铝及铝合金的热处理
铝及铝合金的热处理退火及淬火时效是铝合金的基本热处理形式。
退火是一种软化处理。
其目的是使合金在成分及组织上趋于均匀和稳定,消除加工硬化,恢复合金的塑性。
淬火时效则属强化热处理,目的是提高合金的强度,主要应用于可热处理强化的铝合金。
第一节 退火根据生产需求的不同,铝合金退火分铸锭均匀化退火、坯料退火、中间退火及成品退火几种形式。
一、铸锭均匀化退火铸锭在快速冷凝及非平衡结晶条件,必然存在成分及组织上的不均匀,同时也存在很大的内应力。
为了改变这种状况,提高铸锭的热加工工艺性,一般需进行均匀化退火。
为促使原子扩散,均匀化退火应选择较高的退火温度,但不得超过合金中低熔点共晶熔点,一般均匀化退火温度低于该熔点5~40℃,退火时间多在12~24h之间。
二、坯料退火坯料退火是指压力加工过程中第一次冷变形前的退火。
目的是为了使坯料得到平衡组织和具有最大的塑性变形能力。
例如,铝合金热轧板坯的轧制终了温度为280~330℃,在室温快速冷却后,加工硬化现象不能完全消除。
特别是热处理强化的铝合金,在快冷后,再结晶过程未能结束,过饱和固溶体也未及彻底分解,仍保留一部分加工硬化和淬火效应。
不经退火直接进行冷轧是有困难的,因此需进行坯料退火。
对于非热处理强化的铝合金,如LF3,退火温度为370~470℃,保温1.5~2.5H后空冷,用于冷拉伸管加工的坯料、退火温度应适当高一些,可选上限温度。
对于可热处理强化的铝合金,如LY11及LY12,坯料退火温度为390~450℃,保温1~3H,随后在炉中以不大于30℃/h的速度冷却到270℃以下再出炉空冷。
三、中间退火中间退火是指冷变形工序之间的退火,其目的是为了消除加工硬化,以利于继续冷加工变形。
一般来说,经过坯料退火后的材料,在承受45~85%的冷变形后,如不进行中间退火而继续冷加工将会发生困难。
中间退火的工艺制度基本上与坯料退火相同。
根据对冷变形程度的要求,中间退火可分为完全退火(总变形量ε≈60~70%),简单退火(ε≤50%)和轻微退火(ε≈30~40%)三种。
6063-t4铝合金热处理工艺流程
6063-t4铝合金热处理工艺流程6063-T4铝合金是一种常用的铝合金材料，其热处理工艺流程在工业领域中被广泛应用。
本文将介绍6063-T4铝合金的热处理工艺流程。
热处理是通过加热和冷却的方式改变材料的结构和性能，从而达到增强材料硬度和强度的目的。
对于6063-T4铝合金来说，热处理工艺流程可以有效地提高其机械性能和耐腐蚀性。
6063-T4铝合金的热处理工艺流程主要包括固溶处理和时效处理两个步骤。
下面将对这两个步骤进行详细介绍。
1. 固溶处理固溶处理是将6063-T4铝合金加热到固溶温度，使固溶体内的合金元素溶解在铝基体中，然后快速冷却。
这一步骤的目的是消除合金元素的析出相和细化晶粒，提高合金的塑性和可加工性。
固溶处理的温度通常在520℃至540℃范围内，保持时间根据合金的厚度和尺寸而定，一般为30分钟至2小时。
在加热过程中，应控制加热速度和温度均匀性，避免产生过度的热应力和变形。
2. 时效处理时效处理是在固溶处理后对6063-T4铝合金进行再加热，然后在适当的温度下保持一段时间，最后进行冷却。
这一步骤的目的是使合金元素重新析出，形成弥散的强化相，进一步提高合金的强度和硬度。
时效处理的温度通常在160℃至180℃范围内，保持时间根据合金的厚度和尺寸而定，一般为4小时至10小时。
在时效处理过程中，应控制温度和时间，避免产生过度的热应力和变形。
需要注意的是，6063-T4铝合金在热处理过程中存在过热和过冷的问题。
过热可能导致晶粒长大和晶界腐蚀，过冷可能导致析出相不充分。
因此，在热处理过程中应严格控制加热和冷却速度，确保温度和时间的准确性。
总结起来，6063-T4铝合金的热处理工艺流程包括固溶处理和时效处理两个步骤。
通过这两个步骤，可以显著提高6063-T4铝合金的机械性能和耐腐蚀性。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的温度和时间进行热处理，以获得最佳的性能和效果。
变形铝及铝合金热处理规范
T4、T41
T452
轧制环
516～552
W
T4、T41
T452
6063
挤压件
515～530
W
T4、T42
T4510、T4511
拉伸管
515～527
W
T4、T42
N/A
6262
线材、棒材
515～566
W
T4
T450
挤压件
515～566
W
T4
T4510、T4511
拉伸管
515～566
W
T4
—
表2 固溶热处理温度（续）
淬火槽应具备足够的加热和冷却能力，以保证淬火介质的温度达到4.7规定的范围。同时，应配备必要的仪表以确保对温度进行控制。该仪表读数与实际温度的偏差应在±3℃范围内。
4.4.3.2.4 浸没速度
淬火系统应有控制固溶处理部件进入淬火介质速度的方法，如果该控制方法作为所要求的热处理工艺规程的一部分，不应超过所允许的最大淬火转移时间（见4.7.3）。
W
T4
—
2117
其他线材、棒材
496～510
W
T4
—
铆钉线
477～510
W
T4
—
2A17
520～530
W
2018
模锻件
504～521
W
T4、T41
—
2218
模锻件
504～516
W
T4、T41
—
2618
模锻及自由锻件
524～535
W
T4、T41
—
2219
薄板
549～541
W
T316、T376、T42
铝及铝合金的焊后热处理
铝及铝合金的焊后热处理一、清除残渣焊件焊完后，如果是使用气焊或药皮焊条焊，在对焊缝进行外观检查和无损检测之前，需要对焊缝及两侧的残存熔剂和焊渣及时进行清除，以防止焊渣和残存焊剂腐蚀焊缝及其表面，避免造成不良后果。
常用的焊后清理方法如下：（1）在60℃~~80℃的热水中刷洗；（2）放入重铬酸钾（K2Cr2O2）或质量分数为2%~3%的铬酐（Cr2O2）;（3）再在60℃~~80℃的热水中洗涤；（4）放入干燥箱中烘干或风干。
为了检验残存熔剂去除的效果，可以在焊件的焊缝中滴上蒸馏水，然后再将蒸馏水收集起来，并滴入装有5%的硝酸溶液的小试管中，如有白色沉淀，则表示残存熔剂尚未清除彻底。
二、焊件的表面处理通过适当的焊接工艺和正确的操作技术，焊接后的铝及铝合金焊缝表面，具有均匀的波纹光滑的外貌。
阳极化处理，特别是抛光及染色技术配合使用时，可获得高质量的装饰表面。
减小焊接热影响区，可使用阳极化处理导致不良的颜色变化减至最小。
使用快速焊接工艺，可最大限度地减少焊接热影响区。
因此闪光对焊的焊缝，阳极化处理质量良好。
特别是对退火状态下不能热处理强化的合金的焊接件，阳极化处理后，金属基本和焊接热影响区之间的颜色反差最小。
炉中和浸渍钎焊不是局部加热的，所以金属颜色的外观是非常均匀的。
可热处理强化的合金，常常用作建筑结构零件，它们在焊接以后，常常进行阳极化处理。
在这类合金中，焊接加热会形成合金元素的析出，阳极化处理以后，热影响区和焊缝之间会出现差异。
这些在焊接区附近的晕圈，使用快速焊接可使其减至最小，或者使用冷却垫块和压板也可使晕圈减到很小，这些晕圈在焊接后，阳极化处理前，进行固落处理可以消除。
在化学处理的焊接件中，有时会遇到焊缝金属和基全金属的颜色差别较大，这就必须他细地选择填充金属的成分，特别是合金成分中含有硅时，就会对颜色的配比有影响。
如有必要可以对焊进行机械抛光。
常用的机械抛光有抛光、磨光、磨料喷击、喷丸等。
机械抛光即通过研磨、去毛刺、滚光，抛光或砂光等物理方法改善铝工件的表面。
铝_铝合金及强化与热处理
铝合金的强化及热处理第一章铝及铝合金一、铝的物理性质分子量26.98，密度2.7g/cm3，熔点660.24℃（99.996%），导电导热性仅次于铜，是铁的3-4倍。
膨胀系数24.58-25.45um/m.K。
铝经合金化后，其强度比纯铝高3-4倍，由于铝合金的质轻而强度高，故其强度在所有的金属和合金中，几乎名列前茅。
铝在室温下易形成一层致密的氧化膜（三氧化二铝，比重2.82—3.92），厚度几个纳米。
二、铝的化学性质两性，与氧结合成氧化膜，在碱和盐溶液中抗蚀性差，三、铝合金及分类按合金的特性分：有防锈铝（纯铝及铝-锰、铝-镁系合金）、硬铝（铝-铜-镁-锰系）、超硬铝、锻铝及特殊铝。
按合金状态图分：变形铝（分可热处理强化区和不可热处理强化区）和铸造铝。
变形铝合金：熔炼注成铸锭再经热挤压，合金总量一般小于5%，分可热处理和不可热处理。
铸造铝合金：铸造方法浇注或压注成零件或毛坯，合金含量一般8-25%。
1. 变形铝合金牌号的表示方法工业纯铝（≥99.00%）1XXX系列Al-Cu系合金2XXX系列Al-Mn系合金3XXX系列Al-Si系合金4XXX系列Al-Mg系合金5XXX系列Al-Si-Mg系合金6XXX系列Al-Zn系合金7XXX系列其他元素合金8XXX系列备用系9XXX系列2.铸造铝合金牌号的表示方法用化学元素及数字表示，如ZAlSi7Mg表示铸造铝合金，平均含硅量为7%，平均含镁量为小于1%。
还用合金代号表示，如ZL108，ZL111等，Z，L为铸，铝汉语拼音第一个字母，后面第一个数字表示合金系列，其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金，ZL后面第二位，第三位两个数字表示顺序号。
优质合金在数字后面附加了字母“A”。
.第二章铝的合金化与强化方法合金：就是以一种金属为基（大于50%），加入一种或几种元素，使之溶在一起，构成一种新的金属组成物，以达到某种特性或良好的综合性能，这一过程也称合金化。
铝合金热处理标准
铝合金热处理标准铝合金是一种常见的金属材料，具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，因此在航空航天、汽车制造、建筑等领域得到了广泛应用。
而铝合金的热处理则是提高其性能的重要工艺之一。
本文将介绍铝合金热处理的标准及相关知识。
首先，铝合金的热处理可以分为时效处理、固溶处理和固溶时效处理三种类型。
时效处理是在固溶处理后，将合金在较低温度下保持一段时间，使其析出出稳定的强化相，以提高合金的强度和硬度。
固溶处理则是将合金加热至一定温度，使合金中的固溶相达到均匀分布，然后在适当的速度冷却。
而固溶时效处理则是将固溶处理后的合金进行时效处理，以进一步提高合金的性能。
其次，铝合金热处理的标准主要包括热处理工艺、热处理设备、热处理质量控制等内容。
在热处理工艺方面，应根据合金的成分和性能要求确定合适的热处理工艺参数，包括加热温度、保温时间、冷却方式等。
热处理设备应具备稳定的温度控制系统和合理的工艺流程，以保证热处理的质量。
而在热处理质量控制方面，应采用合适的检测手段，对热处理后的铝合金进行性能测试，确保其符合相关标准要求。
此外，铝合金热处理的标准还应包括对热处理工艺中可能出现的问题及其解决方法的规定。
例如，热处理过程中可能出现的变形、裂纹、氧化等问题，应有相应的预防措施和处理方法。
同时，还应规定热处理工艺中的安全操作规程，确保工作人员的人身安全和设备的正常运行。
总之，铝合金热处理标准是保证铝合金制品性能稳定和质量可靠的重要依据，对于提高铝合金制品的使用性能和延长使用寿命具有重要意义。
因此，制定和执行严格的铝合金热处理标准，对于推动铝合金工业的发展具有重要意义。
希望本文所介绍的内容能够为相关行业提供一定的参考和帮助。
热处理对铝合金材料的硬度的影响
热处理对铝合金材料的硬度的影响热处理是一种常用的金属加工方法，通过对材料进行加热和冷却处理，从而改变其组织和性能。
铝合金作为一种重要的结构材料，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
本文将探讨热处理对铝合金材料硬度的影响，并分析其中的机理。
一、热处理对铝合金材料硬度的影响热处理是通过材料的加热和冷却过程来改变其组织和性能的方法。
在铝合金材料的热处理过程中，主要采用固溶处理和时效处理两种方式。
固溶处理是将铝合金材料加热到固溶温度，使其内部的元素溶解在铝基体中，然后通过快速冷却固定组织和性能。
时效处理则是在固溶处理后，将材料加热至一个较低的温度，在一定时间内保持稳定，从而形成稳定的强化相。
热处理对铝合金材料的硬度有明显的影响。
经过固溶处理后，铝合金材料的硬度明显降低。
这是因为固溶处理使材料的强化相溶解，在晶界和晶内形成均匀的固溶体。
由于固溶体的形成，晶界的位错和间隙缺陷被视界填补，从而使材料的硬度降低。
另外，固溶处理还能使材料的塑性提高，这是因为固溶体的形成降低了晶界的能量，使材料更容易发生位错滑移和塑性变形。
然而，对于铝合金材料来说，单纯的固溶处理并不能满足实际应用的要求，需要通过时效处理来进一步提高其硬度。
时效处理能够使固溶体中的溶质元素重新析出，形成新的强化相。
这些强化相在晶界和晶内形成弥散的位错散弹器，有效地阻碍位错的滑移和晶粒的生长，从而提高了材料的硬度。
此外，时效处理还能使材料的强度和耐热性提高，同时保持一定的塑性。
二、热处理对铝合金材料硬度的机理热处理对铝合金材料硬度的影响主要与相变、析出、弥散强化等机制密切相关。
在固溶处理过程中，材料的强化相溶解，晶内的位错和间隙缺陷被填补，导致材料的硬度降低。
这是因为固溶体的形成改变了原始的晶粒结构和位错分布，使材料的变形机制由位错滑移变为晶粒边界的滑移。
与此同时，固溶处理还使材料的晶界能量降低，晶界间的塑性变形增加，从而提高了材料的塑性。
而时效处理通过改变材料的温度和时间，促使固溶体中的溶质元素重新析出，形成新的强化相。
铝及铝合金热处理工艺及产品状态表示法
铝及铝合金热处理工艺与产品状态表示法―――刘静安教授 06年11月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）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。
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。
变形铝及铝合金热处理规范
变形铝及铝合金热处理规范ICS YS中华人民共和国有色金属行业标准YS/T ××××—×××× 变形铝及铝合金热处理规范 Wrought aluminium and aluminium alloys heat treatment (送审稿)××××—××—××发××××—××—××实全国有色标准化技术委员会发布YS/T ××××—×××× 目次前言 ..................................................................... .......... II1 范围 ..................................................................... ......... 12 规范性引用文件 ....................................................................13 定义 ................................................................. ............. 13.1 热处理.................................................................. ......... 13.2 热处理批次.................................................................. ..... 13.3 工作区.................................................................. ......... 13.4 固溶热处理造成的砂眼和气孔 ....................................................... 14 要求 ................................................................. ............. 24.1 建立工艺操作规程和工艺操作规程重新审定 ........................................... 24.2 定期工艺制度检查................................................................. 24.3 定期产品监测.................................................................. ... 24.4 热处理设备.................................................................. ..... 24.5 固溶热处理参数及工艺规程......................................................... 44.6 淬火参数和工艺规程............................................................... 84.7 装架和间距.................................................................. ..... 94.8 建议时效热处理.................................................................. 104.9 推荐的退火工艺.................................................................. 185 质量保证措施 ................................................................. .... 185.1 检查责任.................................................................. ...... 185.2 热处理设备的温度检??........................................................... 195.3 喷水淬火设备.................................................................. .. 195.4 产品定期监测.................................................................. .. 215.5 测试方法.................................................................. ...... 235.6 试验结果的判定.................................................................. 245.7 锻件的热处理批号................................................................ 25附录 A (资料性附录) 铝合金热处理常用知识 ......................................... 26A.1 盐浴槽的优点 ................................................................. .. 26A.2 气室炉的优点 ................................................................. .. 26A.3 固溶热处理 ................................................................. .... 26A.4 用于提高抗腐蚀能力的淬火 ....................................................... 27A.5 合金和状态代号 ................................................................. 27A.6 包铝板 ................................................................. ........ 27A.7 退火处理 ................................................................. ...... 27A.8 时效 ................................................................. .......... 27A.9 残余拉应力对腐蚀性能的影响 ..................................................... 28A.10 电导率、硬度和状态的关系 ......................................................28 IYS/T ××××—×××× 前言本标准首次制定。
铝合金热处理方式及其要求
铝合金热处理方式及其要求简介本文旨在介绍铝合金的热处理方式及其要求。
铝合金热处理是一种常见的工艺，通过控制材料的热处理条件，可以改变其组织结构和性能。
下面将介绍几种常见的铝合金热处理方式及其要求。
固溶处理固溶处理是铝合金热处理的基本方式之一。
在固溶处理中，铝合金经过加热至固溶温度，并保持一段时间，使合金中的固溶元素溶解到铝基体中。
固溶处理的要求如下：- 温度：固溶温度应根据具体的合金种类来确定，一般在合金的相图中可以找到合适的固溶温度范围。
- 时间：固溶时间应足够长，以确保固溶元素均匀地溶解到基体中。
- 冷却：经过固溶处理后，应迅速冷却合金，以固定固溶元素的分布。
淬火处理淬火是铝合金热处理的另一种方式。
在淬火处理中，合金在固溶处理后，迅速冷却至室温，以形成固溶元素的高浓度固溶体。
淬火处理的要求如下：- 冷却速度：淬火过程中的冷却速度应快到足以形成高浓度固溶体，一般可以采用水淬或气体淬的方式。
- 固溶处理：淬火处理前需要进行固溶处理，以使固溶元素溶解到铝基体中。
- 残余应力：淬火处理可能导致合金内部的残余应力，需要进行适当的退火或回火处理以缓解应力。
强化处理强化处理是通过对铝合金进行固溶处理和人工时效处理来改变其性能的一种方式。
强化处理的要求如下：- 固溶处理：首先进行固溶处理，让固溶元素均匀地溶解到铝基体中。
- 人工时效：经过固溶处理后，合金需要进行一定时间的时效处理，以使固溶元素在基体中析出细小而均匀的析出相，以提高材料的强度和硬度。
- 温度和时效时间：具体的温度和时效时间应根据具体合金种类来确定，一般通过实验和经验来确定最佳条件。
总结铝合金热处理是一种常见的工艺，通过控制材料的热处理条件，可以改变其组织结构和性能。
本文介绍了铝合金的三种常见热处理方式：固溶处理、淬火处理和强化处理，并对其要求进行了说明。
在进行铝合金热处理时，需要根据具体的合金种类和要求来确定合适的处理方式和条件，以获得理想的材料性能。
铝及铝合金热处理工艺讲解学习
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）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。
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。
铝及铝合金热处理工艺
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退火成品退火在线淬火立式淬火离线淬火铝固溶淬火卧式淬火及一次淬火铝合阶段淬火金热自然时效处过时效理人工时效时效欠时效多级时效回归图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：在高温下历久保温，然后以一定速度（高、中、低、慢）冷却，使铸锭化学成分、组织与机能均匀化，可进步材料塑性20%左右，降低挤压力20%左右，进步挤压速度15%左右，同时使材料表面处置惩罚质量进步。
②中央退火：又称部分退火或工序间退火，是为了进步材料的塑性，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机能的组合。
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。
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铝及铝合金的热处理退火及淬火时效是铝合金的基本热处理形式。
退火是一种软化处理。
其目的是使合金在成分及组织上趋于均匀和稳定,消除加工硬化,恢复合金的塑性。
淬火时效则属强化热处理,目的是提高合金的强度,主要应用于可热处理强化的铝合金。
第一节 退火根据生产需求的不同,铝合金退火分铸锭均匀化退火、坯料退火、中间退火及成品退火几种形式。
一、铸锭均匀化退火铸锭在快速冷凝及非平衡结晶条件,必然存在成分及组织上的不均匀,同时也存在很大的内应力。
为了改变这种状况,提高铸锭的热加工工艺性,一般需进行均匀化退火。
为促使原子扩散,均匀化退火应选择较高的退火温度,但不得超过合金中低熔点共晶熔点,一般均匀化退火温度低于该熔点5~40℃,退火时间多在12~24h之间。
二、坯料退火坯料退火是指压力加工过程中第一次冷变形前的退火。
目的是为了使坯料得到平衡组织和具有最大的塑性变形能力。
例如,铝合金热轧板坯的轧制终了温度为280~330℃,在室温快速冷却后,加工硬化现象不能完全消除。
特别是热处理强化的铝合金,在快冷后,再结晶过程未能结束,过饱和固溶体也未及彻底分解,仍保留一部分加工硬化和淬火效应。
不经退火直接进行冷轧是有困难的,因此需进行坯料退火。
对于非热处理强化的铝合金,如LF3,退火温度为370~470℃,保温1.5~2.5H后空冷,用于冷拉伸管加工的坯料、退火温度应适当高一些,可选上限温度。
对于可热处理强化的铝合金,如LY11及LY12,坯料退火温度为390~450℃,保温1~3H,随后在炉中以不大于30℃/h的速度冷却到270℃以下再出炉空冷。
三、中间退火中间退火是指冷变形工序之间的退火,其目的是为了消除加工硬化,以利于继续冷加工变形。
一般来说,经过坯料退火后的材料,在承受45~85%的冷变形后,如不进行中间退火而继续冷加工将会发生困难。
中间退火的工艺制度基本上与坯料退火相同。
根据对冷变形程度的要求,中间退火可分为完全退火(总变形量ε≈60~70%),简单退火(ε≤50%)和轻微退火(ε≈30~40%)三种。
前两种退火制度与坯料退火一样,后一种为320~350℃加热1.5~2h后空冷。
四、成品退火成品退火是根据产品技术条件的要求,给予材料—定的组织和机制性能的最终热处理。
成品退火可分为高温退火(生产软制品)和低温退火(生产不同状态的半硬制品)两种。
高温退火应保证能获得完全再结晶组织和良好的塑性。
在保证材料获得良好的组织及性能条件下,保温时间不宜过长。
对于可热处理强化的铝合金,为防止产生空冷淬火效应,应严格控制其冷却速度。
低温退火包括消除内应力退火和部分软化退火两种,主要用于纯铝和非热处理强化铝合金。
制定低温退火制度是一项很复杂的工作,不仅要考虑退火温度和保温时间,而且要考虑杂质、合金化程度、冷变形量、中间退火温度和热变形温度的影响。
制定低温退火制度必须是测出退火温度与机械性能间的变化曲线,然后再根据技术条件规定的性能指标,确定退火温度范围。
第二节 淬 火铝合金的淬火也称固溶处理,即通过高温加热,使金属中以第二相形式存在的合金元素尽可能多的溶入固溶体,随后快速冷却,以抑制第二相的析出,从而获得一种过饱和的以铝为基的α固溶体,为下一步时效处理做好组织上的准备。
获取过饱和α固溶体的前提是合金中的第二相在铝中的溶解度应随温度的增加而明显提高,否则,就达不到固溶处理的目的。
铝中绝大多数合金元素能够构成具有这一特点的共晶型相图。
以Al-Cu合金为例,共晶温度为548℃,铜在铝中的室温溶解度不足0.1%,加热到548℃,其溶解度则提高到5.6%,因此,含铜在5.6%, 以下的Al-Cu合金,加热温度超过其全部溶入基体,淬火后就可获得单一的过饱和α固溶线以后,进入α单相区,即第二相CuAl2固溶体。
淬火是铝合金的最重要和要求最严格的热处理操作,其中关键的是选择恰当的淬火加热温度和保证足够的淬火冷却速度,并能严格控制炉温和减少淬火变形。
淬火温度的选定原则是在确保铝合金不发生过烧或晶粒过分长大的情况下尽可能的提高淬火加热温度,以增加α固溶体的过饱和度及时效处理后的强度。
一般铝合金加热炉要求炉温控制精度在±3℃以内,同时炉内空气是强制循环的,以保证炉温的均匀性。
铝合金的过烧是由于金属内部低熔点组成物,如二元或多元共晶体发生局部熔化造成的。
过烧不仅造成机械性能的降低,同时对合金的抗蚀性也有严重影响。
因此,铝合金一旦发生过烧,将无法消除,合金制品应给予报废。
铝合金的实际过烧温度主要决定于合金成分、杂质含量,同时与合金加工状态也有关系,经过塑性变形加工的制品其过烧温度高于铸件,变形加工量愈大,非平衡低熔点组成物在加热时愈容易溶入基体,故实际过烧温度升高。
铝合金淬火时的冷却速度对合金的时效强化能力及抗蚀性有重大影响,LY12和L C4淬火过程中必须确保α固溶体不发生分解,特别在290~420℃的温度敏感区,要有足够大的冷却速度。
通常规定冷却速度应在50℃/s以上,而L C4合金,则应达到和超过170℃/s。
铝合金最常用的淬火介质是水。
生产实践表明,淬火时的冷却速度愈大,淬火材料或工件的残余应力和残余变形也愈大。
因此,对于形状简单的小型工件,水温可稍低,一般为10~30℃,不应超过40℃。
对于形状复杂、壁厚差别较大的工件,为减少淬火变形及开裂,有时水温可提高到80℃。
但必须指出,随着淬火槽水温的升高,一般说来,材料的强度和耐蚀性也相应降低。
第三节 时效一、时效过程中的组织转变与性能变化通过淬火获得的过饱和α固溶体是一种不稳定组织,加热将发生分解而转化为平衡组织。
(θ相)。
淬火后的单相过饱和α固溶体,在以Al-4Cu合金为例,其平衡组织应为α+CuAl2时效加热时,如温度足够高,则直接析出θ相,否则,将分阶段进行,即经过某些中间过渡阶段图4-1-4说明了Al-Cu合金时效过程中各个析出阶段的晶体结才能达到最终平衡相CuAl2构特点。
图a是淬火状态的晶体点阵结构此时为单相α过饱和固溶体,铜原子(黑色圆点)均匀随机地分布在铝(白色圆点)基体点阵中。
图b表示析出初期的点阵结构,铜原子在基体点阵的某些区域开始集中,形成一种富铜区,称GP区。
GP区尺寸极小,呈圆盘形,其直径大约为5~10μm,厚0.4~0.6nm,GP区在基体中的数量极大,分布密度可达1017~1018cm-3。
GP区的晶体结构仍与基体相同,均为面心立方,而且与基体保持共格界面。
但因铜原子尺寸比铝原子小,铜原子富集后将造成区域附近的晶体点阵收缩,即引起了点阵畸变。
图Al-Cu合金在时效过程中的晶体结构变化示意图a. 淬火状态,为单相α固溶体,铜原子(黑圆点)均匀分布;b. 时效初期,形成GP区;c. 时效后期,形成半共格的过渡相;d. 高温时效,析出非共格的平衡相GP区是铝合金时效过程中出现的第一个预沉淀产物,延长时效时间,特别是提高时效温度,还会相继形成其他中间过渡相。
Al-4Cu合金中,在GP区之后尚有θ”及θ'相,最后才达。
θ”和θ'均为θ相的过渡相,晶体结构均为正方点阵,但点阵常数不同。
θ到平衡相CuAl2尺寸比GP区大,仍呈圆盘状,直径约15~40nm,厚度为0.8~2.0nm,与基体继续维持共格界面,但点阵畸变程度更为强烈。
由θ”过渡到θ'相时,尺寸已增长到20~600nm,厚10~15nm,而且共格界面也受到部分破坏,成半共格界面,见图c。
时效析出的最终产物为平),此时共格界面完全破坏,成为非共格界面,见图d。
衡相θ(CuAl2根据以上情况,概括起来,Al-Cu合金的时效析出顺序是α→α+GP区→α+θ”→α+θ's→α+θ。
时效组织处于何种阶段,取决于合金成分及时效规范,同一状态往往存在一种以上的时效产物,时效温度愈高,愈接近平衡组织。
时效过程中从基体析出的GP区及过渡相,由于尺寸小,弥散度高,本身又不易变形,同时在基体中造成点阵畸变,形成应力场,这对位错的运动有明显的阻碍作用,因此增加了合金的塑性变形抗力,提高于强度与硬度,这种时效硬化现象称之为沉淀硬化。
图4-1-5以曲线形式说明了Al-4Cu合金在淬火及时效处理过程中的硬度变化。
图中I阶段,代表合金原始状态的硬度。
由于热加工历史不同,原始状态的硬度会有差异,一般为H V=30~80。
经500℃加热并淬火后(II阶段),全部铜原子溶入基体,成为单相过饱和α固溶体,H V=60,这比退火状态的硬度(H V=30)高出一倍,这是固溶强化的结果。
淬火后在室温下放置,因不断形成GP 区而使合金硬度连续提高(III阶段),这种在室温下的时效硬化过程称自然时效。
图 4-1-5 Al-4Cu合金的时效硬化曲线I—原始状态;II—固溶状态;III—自然时效(GP区);IVa—在150~200℃回归处理(GP区重溶);IVb—人工时效(θ”+θ'相);V—过时效(θ”+θ'相)IV阶段是加热到150℃进行时效,硬化效应比自然时效更为明显,此时析出产物主要是θ”相,它在Al-Cu合金中强化效应最大。
若进一步提高时效温度,析出相由θ”相过渡到θ’相,硬化作用减弱,硬度下降,即进入V阶段。
凡需进行人工加热的时效处理称人工时效,IV 和V阶段就属这种情况。
若时效后硬度达到该合金能达到的最大硬度值(即IVb阶段),这种时效称峰值时效,未达到峰值硬度值则称欠时效或不完全人工时效,越过峰值而进入硬度下降阶段则称过时效。
稳定化时效处理也属于过时效。
自然时效中形成的GP区是很不稳定的,在快速加热到较高温度,如200℃左右,作短时保温,GP区将重新溶入α固溶体,若在其他过渡相如θ”或θ'尚未析出前就快速冷却(淬火),可使合金恢复到原来的淬火状态,这种现象称“回归”,这就是图4-1-5中IVa阶段虚线表示的硬度下降部分。
经回归处理的铝合金,仍具有相同的时效硬化能力。
时效硬化是发展可热处理强化铝合金的基础,其时效硬化能力与合金成分及热处理制度有直接关系。
Al-Si及Al-Mn二元合金,因时效过程中直接析出平衡相,故无沉淀硬化作用,属非热处理强化铝合金,Al-Mg系合金虽可形成GP区及过渡相β',但只有在高镁合金中才有一定的沉淀硬化能力。
Al-Cu、Al-Cu-Mg、Al-Mg-Si及Al-Zn-Mg-Cu系合金,其GP 区及过渡相有较强的沉淀硬化能力,是目前的主要可热处理强化的合金系。
二、自然时效一般可热处理强化的铝合金淬火后均有自然时效效应,自然时效强化是GP区所造成的。
Al-Cu及Al-Cu-Mg系合金广泛采用自然时效。
Al-Zn-Mg-Cu系合金自然时效延续的时间过长,往往需经数月才能达到稳定阶段,故不选用自然时效制度。
和人工时效相比,自然时效后,合金的屈服强度较低,但塑性与韧性较好,耐蚀性较高。