各种铝合金地热处理特性74
钢材热处理知识:铝合金的热处理知识

钢材热处理知识:铝合⾦的热处理知识本站之前发表过⽂章:铝合⾦热处理特点与钢的热处理有哪些不同? ⼤家都说很好,今天我们再来详细的说说:铝合⾦的热处理知识点。
铸造铝合⾦的⾦相组织⽐变形铝合⾦的⾦相组织粗⼤,因⽽在热处理时也有所不同。
前者保温时间长,⼀般都在2h以上,⽽后者保温时间短,只要⼏⼗分钟。
因为⾦属型铸件、低压铸造件铸造铝合⾦的⾦相组织⽐变形铝合⾦的⾦相组织粗⼤,因⽽在热处理时也有所不同。
前者保温时间长,⼀般都在2h以上,⽽后者保温时间短,只要⼏⼗分钟。
因为⾦属型铸件、低压铸造件、差压铸造件是在⽐较⼤的冷却速度和压⼒下结晶凝固的,其结晶组织⽐⽯膏型、砂型铸造的铸件细很多,故其在热处理时的保温也短很多。
铸造铝合⾦与变形铝合⾦的另⼀不同点是壁厚不均匀,有异形⾯或内通道等复杂结构外形,为保证热处理时不变形或开裂,有时还要设计专⽤夹具予以保护,并且淬⽕介质的温度也⽐变形铝合⾦⾼,故⼀般多采⽤⼈⼯时效来缩短热处理周期和提⾼铸件的性能。
⼀、热处理的⽬的铝合⾦铸件热处理的⽬的是提⾼⼒学性能和耐腐蚀性能,稳定尺⼨,改善切削加⼯和焊接等加⼯性能。
因为许多铸态铝合⾦的机械性能不能满⾜使⽤要求,除Al-Si系的ZL102,Al-Mg系的ZL302和Al-Zn系的ZL401合⾦外,其余的铸造铝合⾦都要通过热处理来进⼀步提⾼铸件的机械性能和其它使⽤性能,具体有以下⼏个⽅⾯:1)消除由于铸件结构(如璧厚不均匀、转接处厚⼤)等原因使铸件在结晶凝固时因冷却速度不均匀所造成的内应⼒;2)提⾼合⾦的机械强度和硬度,改善⾦相组织,保证合⾦有⼀定的塑性和切削加⼯性能、焊接性能;3)稳定铸件的组织和尺⼨,防⽌和消除⾼温相变⽽使体积发⽣变化;4)消除晶间和成分偏析,使组织均匀化。
⼆、热处理⽅法1、退⽕处理退⽕处理的作⽤是消除铸件的铸造应⼒和机械加⼯引起的内应⼒,稳定加⼯件的外形和尺⼨,并使Al-Si系合⾦的部分Si结晶球状化,改善合⾦的塑性。
《铝合金热处理》课件

在建筑领域的应用
总结词
美观耐用、绿色环保
详细描述
铝合金在建筑领域的应用广泛,如铝合金门窗、幕墙等。通过热处理技术,可以提高铝合金的硬度和耐磨性,使 其更加美观耐用。同时,铝合金材料可回收利用,符合绿色环保的理念。
在电子产品领域的应用
总结词
精密制造、小型化趋势
详细描述
随着电子产品向小型化、精密化方向发展,铝合金热处理技术在电子产品制造中发挥着越来越重要的 作用。通过热处理技术,可以提高铝合金的精度和稳定性,满足电子产品对材料高精度和高稳定性的 要求。
固溶处理可以提高铝合金的塑性和韧性,改善其加工性能,同时为时效处理提供良 好的基的性能有重要影响,需要严格控制 。
时效处理
时效处理是将经过固溶处理的铝 合金在室温或加热到一定温度下 保温一定时间,使过饱和固溶体
分解,析出强化相的过程。
时效处理可以提高铝合金的强度 和硬度,改善其耐磨性和耐腐蚀
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详细描述
铝合金因其高强度、轻量化和耐腐蚀等特性,在航空航天领域被广泛使用。通 过热处理技术,可以进一步提高铝合金的性能,满足航空航天领域对材料高强 度和轻量化的严格要求。
在汽车工业领域的应用
总结词
大规模生产、节能减排
详细描述
汽车工业是铝合金热处理应用的重要领域,铝合金零件的大规模生产能够降低汽 车重量,从而减少能源消耗和排放。热处理技术能够提高铝合金的力学性能和耐 腐蚀性,使其在汽车制造中更具竞争力。
提高材料使用寿命
通过合理的热处理工艺,可以显 著提高铝合金的使用寿命,减少 维修和更换的频率,降低成本。
铝合金热处理的历史与发展
早期铝合金热处理
未来发展趋势
早期的铝合金热处理主要采用退火和 淬火等简单工艺,以改善材料的塑性 和硬度。
铝合金热处理

铝合金热处理特点:众所周知,对于含碳量较高的钢,经淬火后立即获得很高的硬度,而塑性则很低。
然而对铝合金并不然,铝合金刚淬火后,强度与硬度并不立即升高,至于塑性非但没有下降,反而有所上升。
但这种淬火后的合金,放置一段时间,强度和硬度会显著提高,而塑性则明显降低。
淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象,称为时效。
时效可以在常温下发生,称自然时效,也可以在高于室温的某一温度范围(如100~200℃)内发生,称人工时效。
2024 铝合金在淬火加热时,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。
沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度,即随温度增加固溶度增加,大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。
沉淀硬化所要求的溶解度-温度关系,可用铝铜系的Al-4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。
对铝铜系富铝部分的二元相图,在548℃进行共晶转变L→α+θ(Al2Cu)。
铜在α相中的极限溶解度5.65%(548℃),随着温度的下降,固溶度急剧减小,室温下约为0.05%。
[3]2024合金属于Al-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。
[4]高纯高强铝合金的固溶程度对其性能的影响十分强烈,尽可能地提高固溶程度是提高该类铝合金综合性能的一个有效途径。
[5]但是随温度升高,性能变化有一定的特点,控制升温的速度很关键,主要是由于要虑2024铝合金的共晶温度(504.98C ),高于共晶温度则发生了变化。
热处理规范

70507050主要热处理状态有T6、T73、T76、T74热处理提高7×××系强韧化的发展传统超高强铝合金的研制方向基本上是:高强度、低韧性→高强韧性→高强韧性、高耐蚀; 随之开发的热处理状态是:T6→T73→T76→T74→T77( 和TMT),在合金开发方面的发展特点是越来越趋于合理的高合金化,低Fe、Si 等杂质含量控制,微合金化元素选择和添加量越来越科学,最终达到提高或保持强度的同时保持或显著改善合金的抗腐蚀性能和断裂韧性。
20世纪60年代前,常采用峰值时效T6,来达到最高强度,但此状态下合金中主要强化相是GP 区和一定数量的η'相,晶界的析出物为链状连续状,具有较高的应力腐蚀敏感性和较低的断裂韧性。
为解决腐蚀问题,1961年Alcoa公司开发了T73双级时效制度,使晶界上的η'和η相质点聚集,连续析出相被无析出带分隔而呈断续链状分布,减小应力腐蚀和剥落腐蚀敏感性,提高了断裂韧性;同时晶内的质点发生粗化,在提高抗应力腐蚀能力的同时牺牲了10% ~15%的强度。
为了提高材料的抗腐蚀性能,又开发了T76制度,此制度的时效程度比T73 的轻;为了兼顾强度和抗应力腐蚀能力,开发了时效程度介于T76 与T73 之间的T74 制度,保证强度损失不大的情况下得到较好的抗应力腐蚀性能。
为了解决强度与抗应力腐蚀能力之间的矛盾,1974 年,以色列飞机公司的Cina 首次提RRA处理工艺,此工艺是在峰值时效后加一短时的高温回归处理,使晶内强化相重溶,晶界析出相聚集粗化而不再连续,随后再次进行峰值时效,使7×××系铝合金在基本保持T6状态强度的同时获得接近T73 状态的抗腐蚀能力和韧性。
1989 年Alcoa 公司以T77 为名注册了第一个RRA 处理工艺规范。
解决强度与应力腐蚀性能之间矛盾的另一种方法是形变热处理TMT,可以得到最佳的强度和抗应力腐蚀性能组合状态,但此方法要求附加变形,且要求严格控制热处理温度和变形程度,尚难以在工业化生产中实现。
铝合金热处理基本形式

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。
1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。
铝合金的种类及特性

铝合金的种类及特点一、铝合金的种类铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金,铝铜合金,铝镁合金和铝锌合金。
1、压力加工铝合金铝合金压力加工产品分为防锈(LF)、硬质(LY)、锻造(LD)、超硬(LC)、包覆(LB)、特殊(LT)及钎焊(LQ)等七类。
常用铝合金材料的状态为退火(M焖火)、硬化(Y)、热轧(R)等三种。
2、纯铝产品纯铝分冶炼品和压力加工品两类,前者以化学成份Al表示,后者用汉语拼音LG(铝、工业用的)表示。
3、铝材铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材,包括板、带、箔、管、棒、线、型等。
4、高强度铝合金高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金,主要是压力加工铝合金中硬铝合金类、超硬铝合金类和铸造合金类。
5、铸造铝合金铸造铝合金(ZL)按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类,代号编码分别为100、200、300、400。
铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良二、铝合金的物理特性铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。
三、铝合金按加工方法分为形变铝合金和铸造铝合金两大类:1、变形铝合金能承受压力加工。
可加工成各种形态、规格的铝合金材。
主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。
形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。
不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能,只能通过冷加工变形来实现强化,它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。
可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能,它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。
2、铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金,铝铜合金,铝镁合金,铝锌合金和铝稀土合金,其中铝硅合金又有过共晶硅铝合金,共晶硅铝合金,单共晶硅铝合金,铸造铝合金在铸态下使用。
一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能,物理性能和抗腐蚀性能。
铝合金牌号及热处理状态

一JIS A.A 1000 系列--纯铝系1、1060作为导电材料IACS保证61%,需要强度时使用6061 电线2、1085 1080 1070 1050 1N30 1085 1080 1070 1050 —成形性、表面处理性良好,在铝合金中其耐蚀性最佳。
因为是纯铝、其强度较低,纯度愈高其强度愈低。
日用品、铝板、照明器具、反射板、装饰品、化学工业容器、散热片、溶接线、导电材3、1100 1200 AL纯度99.0%以上之一般用途铝材,阳极氧化处理后之外观略呈白色外与上记相同。
一般器物、散热片、瓶盖、印刷板、建材、热交换器组件1N00 -强度比1100略高,成形性良好,其化特性与1100相同。
二日用品2000 系列--AL x Cu 系1、2011快削合金,切削性好强度也高。
但耐蚀性不佳。
要求耐蚀性时,使用6062系合金音量轴、光学组件、螺丝头。
2、2014 2017 2024 含有多量的Cu,耐蚀性不佳,但强度高,可作为构造用材使用,锻造品亦可适用,航空器、齿轮、油、压组件、轮轴。
3、2117固溶化热处理后,作为铰钉用材,为延迟常温时效速度之合金。
4、2018 2218 锻造用合金。
锻造性良好且高温强度较高,因此使用于需要耐热性之锻造品,耐蚀性不佳,汽缸头、活塞、VTR汽缸。
5、2618锻造用合金。
高温强度优越但耐蚀性不佳。
活塞、橡胶成形用模具、一般耐热用途组件。
6、2219强度高,低温及高温特性良好,溶接性也优越,但耐蚀性不佳。
低温用容器、航太机器。
7、2025 锻造用合金。
锻造性良好且强度高,但耐蚀性不佳。
螺旋桨、磁气桶。
2N01-锻造用合金。
具耐热性,强度也高,但耐蚀性不佳。
航空器引擎、油压组件。
三3000 系列--AL x Mn 系1、3003 3203 强度比1100约高10%,成形性、溶接性、耐蚀性均良好。
一般器物、散热片、化妆板、影印机滚筒、船舶用材2、3004 3104 强度比3003高,成形性优越,耐蚀性也良好。
铝合金及热处理

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各铝牌号代表合金
1系代表有1050:0.3Si 0.4Fe 0.1Cu 0.1Mn 0.1Mg 0.1Zn 0.1V 。 高纯铝(含铝量99.9%以上)主要用于科学试验,化学工业及特殊用途。 抗拉强度 σb (MPa)95~125 ,条件屈服强度 σ0.2 (MPa)≥75,1050主要
特性 为纯铝中添加少量铜元素形成,具有极佳的成形加工特性,高耐腐蚀 性,良好的焊接性和导电性。热处理工艺 热处理规范1)完全退火:加热 390~430℃,随材料有效厚度不同,保温时间30~120min,以30~50℃/h速 度随炉冷至300℃下,再空冷。2)快速退火,加热350~370℃,随材料有效 厚度不同,保温时间30~120min。空或水冷。 3)淬火和时效:淬火500~ 510℃,空冷,人工时效 95~105℃,3h,空冷,自然时效。应用举例 :广 泛用于对强度要求不高的产品,如化工仪器,薄板加工件,深拉或旅压凹形 器皿,焊接零件,热交换器,钟表面及盘面,铭牌,厨具,装饰品。
变质处理:变质处理就是向金属液体中加入一些细小的形核剂(又称为孕育剂或变质 剂),使它在金属液中形成大量分散的人工制造的非自发晶核,从而获得细小的铸造晶粒, 达到提高材料性能的目的。
孕育处理:在凝固过程中,向液态金属中添加少量其它物质,促进形核、抑制生长, 达到细化晶粒的目的。 习惯上,向铸铁中加入添加剂称为孕育处理;向有色合金中加入 添加剂则称变质处理。 从本质上说,孕育处理主要影响形核和促进晶粒游离;而变质处 理则是改变晶体的生长机理(抑制长大),从而影响晶体形貌。
铝合金热处理及牌号基本概念
铝合金热处理代号--(名称)
F 自由加工状态 (适用于在成型过程中对于加工硬化和热处理条件无特殊要求
的产品,该状态产品的力学性能不作规定)
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各种铝合金的热处理特性 74—4一、序言所谓热处理一般是包括非常广泛范围的操作,例如:在金属手册里从热处理术语解说来看,热处理是“为了对固体金属或合金给予所要求的特性所进行的加热操作和冷却操作,而为了热加工的加热除外”。
然而铝合金的热处理一般则意味着固溶热处理、淬火及时效硬化处理的周期,按照这种操作是否存在有效性,而把合金分为可热处理合金和不可热处理合金。
本文把热处理限定在狭义的范围内来介绍可热处理合金的特性。
并且,铝合金包括有变形材料和铸件,但是对合金热处理特性来说两者之间没有非常大的差别,因此这里愿意采用变形材料。
二、不可热处理合金和可热处理合金在铝合金方面为了适应各种用途发展了很多种,这些种铝合金据根铝中添加的主要元素在JIS中以四位数字分成九个系。
但是从另一方面据根合金的热处理特性,又把上述的合金分成不可热处理合金和可热处理合金。
表Ⅰ中示出不可热处理合金和可热处理合金的各种性质的比较。
为了调节不可热处理合金的强度可进行冷加工或退火。
即对软状态的材料施加冷加工,伴随着加工硬化的进行强度增加,延伸率下降;而与此相反,当硬状态合金材料在各种温度下退火时随着温度升高强度下降,延伸率增加。
因此用选择适合各种合金的冷变形率的方法和在适当温度下退火的方法可获得满足标准的强度。
并且为了获得中间强度退火温度按各种合金而不同,此外加工前后也不同。
另外,Al-Mg系合金加工硬化后在常温下放置时抗张强度变化不大,而屈服点稍稍下降,延伸率有所提高。
而在低温下加热时这种变化进行得迅速。
把这种变化称为稳定化处理。
对可热处理合金来说由于铝合金中没有相变,所以Cu,Zn,Mg或Si等添加元素的析出硬化作用使其获得强度。
因此合金在高温下加热时硬化成分充分地熔化在基体中,形成单一固溶体(称固溶热处理),但是必须严格按照指定的温度,如果超过其允许的最高温度,则合金中的共晶部分开始熔化,不仅材料的机械性能下降,而且其表面状态也变为不良。
当还没有达到允许的最低温度时机械性能也同样不能满足标准,并且抗腐性也变为不良。
在加热后使合金急剧冷却(称为淬火),冷却速度对材料强度及抗腐性等也有影响,因此希望冷却速度尽可能快。
由于在常温下添加元素的溶解度低,因此在淬火的状态下合金中的固溶体处在过饱和状态,其程度按合金种类及时效温度而不同,但是从这种状态开始硬化的主要元素具有析出倾向。
在常温下放置时发生硬化的现象称为自然时效(T4),而在高温下放置时发生硬化的现象称为人工时效(T6)。
表2中列出JIS中规定的铝合金种类、可热处理合金与不可热处理合金的区别及这些合金的制造形状;表3中列出可热处理合金的热处理标准的概要和状态;表4列出可热处理合金的调质和状态标号。
关于热处理的详细情况,除了表1所记载的(各JIS标准中以合金类别和形状种类记载的)之外,特别对航空用的铝合金来说在JIS1103(1969)中还详细地规定了热处理的方法,关于这些情况本杂志另作介绍,因而在本文省略,此外,对可热处理合金的热处理特性加以说明。
注:-没有规定的合金,0规定的合金。
三、Al-Cu(2000)系合金在此系合金中简单地记载了JIS中规定的合金的特点。
2011:由于添加比较多量的Cu和少量Pb,Bi,因此强度是中等的,而切削性非常好。
但是由于Cu的作用抗腐性不良。
2014:添加Cu、Si、Mn及Mg等元素,是回火性充分的合金,成型性比较好,硬度及屈服点大,而抗腐性不大好。
2017:所谓杜拉铝合金,含有适当量的Cu,Mn、Mg等,用常温时效方法能获得强度,而抗腐性不大好。
2018:是从2218中减少Mg含量而加工性良好的合金,具有与2218相同的特性。
2218:是成分与2014相似的合金,但是再添加2%Ni可获得耐热性。
2024:是从杜拉铝合金中把Mg含量降到大约1.5%的合金,叫做超杜拉铝合金,因此也是常温时效性比2017还大,强度也更高并且延性也不低的优良合金。
2025:相当于从2024中去掉Mg的合金。
是具有充分回火效果、强度相当于2017的锻造合金。
热处理变形小。
2N01:是加入了Cu,Si,Fe,Ni及Mg的加工性良好的锻造耐热合金。
在Al-Cu系合金中Cu含量越多,强度就越大。
为了改善常温时效性添加Mg 和Si。
固溶热处理温度尽可能高,如图1中看出那样,对提高强度有效。
但是温度过高,共晶就溶解,而产生气泡,强度也下降。
此外,2024合金为了提高抗腐性采用纯铝作包复材料制成合成板,但是如果Cu很多扩散到包复材料里,这样防腐的效果就下降,因此必须注意在固溶热处理过程中芯材料的Cu尽量少往包复材料扩散。
固溶热处理时间越短越好,但是过于短,固溶化就不充分,强度就下降。
淬火速度对合金的特性有很大的影响。
图2示出2024-T4板材的淬火速度对强度和抗腐性的影响,可了解到淬火速度越快对任何特性都是令人满意的。
图1 固溶热处理温度对2017-T4板材强度的影响图2 2024-T4板材淬火速度对强度及抗腐性的影响当淬火时成问题的另一种情况是发生变形。
为了减少淬火变形也采用喷雾淬火或在温水中淬火,而在这种情况下很难获得良好的抗腐性。
对于淬火应力的消除或减少的方法进行过各种试验,在加热的情况下正常的析出处理温度过低,而在能充分消除应力的高温下加热时强度就下降。
与此不同的应力消除法是低温法。
这种方法是把被处理材料在室温左右给予热循环作为消除应力的方法,例如有的报告也提出:2014-T6材料的最初残余应力为17公斤/毫米2,首先在-195℃冷却后随之用蒸气吹,此时残余应力减少到3公斤/毫米2。
另外,淬火变形可用冷加工的方法进行矫正,但是析出硬化在这种场合下受到影响。
2011淬火后经过冷加工以T3或T8状态在市场出售,2011的冷加工与析出速度的关系示于图3。
这是2011从540℃开始淬火以后以25%以内的不同轧制率进行冷轧,在130-210℃下经过时效达到最高硬度时的时间与冷轧制率的函数关系,冷轧能显著地促进时效硬化的速度,以25%轧制率冷轧时与无加工的相比在时间上缩短一位数就达到最高硬度。
但是变形率高于某些程度以上时随变形率增加硬化速度也没有那么大,并且这种场合的冷变形率对最高硬度没有多大影响。
此2011合金被认为是快速切削铝合金,而其切削性不仅按照切削条件而且也按照材料的处理状态而敏感地发生变化,按T4、T3、T8、T6的顺序为佳。
图3 冷轧制率对2011合金析出速度的影响2024在常温下放置3-5日发生硬化,而在更低的温度下时效时间也要增大。
人工时效时与常温相比强度及延伸率都增加。
图4示出2024合金析出处理时间对强度及抗腐性影响的结果,而在屈服点达到最高时的温度和时间内容易引起晶间腐蚀,因此为了适应需求目的就必须很好地研究析出处理的条件。
图4 2024析出处理时间对强度和抗腐性的影响四、Al-Mg-Si(6000)系合金关于在JIS中规定的属于此系合金的特性简单介绍如下:6063:是在一般铝中添加少量的Mg和Si的合金,挤压加工性良好。
由于此种合金中不含有Cu,因此强度稍低,而抗腐性良好。
6061:Mg和Si比6063添加得更多,也添加少量的Cu和Cr,使其强度增加。
在可热处理合金中是冷加工性良好的并且焊接也容易的合金。
6151:是和6061同一系合金,但是把Mg和Si的配合比颠倒过来,进一步提高强度,用热处理方法也可获得比2027,2025更高的屈服点。
由于又添加少量的Cr,因此抗腐性也良好,锻造性更优越。
Al-Mg-Si系合金进行固熔热处理,当回火时由于MgSi的析出而进行硬化,2Si的浓度的增加而增加,而其他延伸率及弯曲加工性不良。
硬化的程度随着Mg2添加大约0.3%以内的Mg就可使强度增加,但是其量多时就与Si结合,从而减少了形成硬化主要因素的Mg2Si需要的Si量,因此析出硬化能下降。
当Al-Mg-Si系合金中添加Cu时不仅在软状态材料而且在可热处理材料中强度也增加,但是使抗腐性下降,因此如后面所述对其量要限制。
Cu对抗腐性不良的影响可用添加Mn和Cr的方法减轻。
特别Cr和Mn对晶间腐蚀的防止同时起着有效的作用。
如果观察T6处理材料的显微组织就可看到没有加入Mn和Cr的合金中晶界的析出物,对添加Mn和Cr的合金几乎没有看出。
Si含量过剩的合金在520℃以下淬火时强度低,当超过560℃时引起局部熔化,因此通常从520~540℃开始淬火。
Mg过剩的合金缓慢冷却或空气淬火人工时效后没有发现强度显著降低,因此可减少淬火变形的发生并且具有省略矫直的Si 优点。
对6063合金来说挤压温度在500℃以上时,用挤压前的加热进行Mg2的固溶热处理,然后在挤压后于空气中冷却,对普通的挤压材料可得到充分淬火。
淬火的程度据根挤压材料的形状,尺寸及冷却状态而不同,但是对6063合金来说变化挤压温度,6T处理的材料的机械性能没有多大变化,而T5处理的材料具有挤压温度越高,强度就越大的倾向。
从淬火后到人工时效为止的时间如果长,强度就降低,因此为了获得最高强度淬火持续的时间要尽量缩短,或者淬火后马上进行短时间人工时效,形成稳定状态。
即淬火后在50℃下加热5分钟,然后材料在常温下长时间放置,再用人工时效的方法也能获得最高强度。
图5示出了6063合金从520℃淬火然后在177℃下7小时人工时效前的放置时间对机械性能的影响,而从图看出,当放置1~2日机械性能就稳定下来,在淬火后直接人工时效和稳定的场合下强度差为数公斤/毫米2(所谓Sqrit Aging)。
另外各种合金的时效特性示于图6-9。
图6是一毫米厚的6061板材从520℃水淬火后求得的常温时效的特性,而最初大约两天的硬度变化显著,过两天后硬化缓慢。
图7示出了6063合金经过固溶热处理后的常温时效特性,在图7中绘出与图6相同的过程进行硬化。
图8示出了6063合金人工时效的特性。
此外,图9是对厚为1毫米的6151合金板从520℃水淬火的热处理特性研究的结果。
图5 6063合金从520℃淬火到人工时效前放置的时间对机械性能的影响(人工时效温度177℃)图6 6061合金的常温时效特性板厚1:毫米;淬火温度:520℃图7 6063合金的常温时效特性图8 6063管材的人工时效时间对机械性能的影响图9 厚为1毫米的6151合金板在520℃下的热处理特性6061合金由于加工性良好,因此可用各种方法进行成型加工,但是在那种场合下加工往往出现晶粒成长最大的柑皮状表面的现象。
O状态材料经过加工后在固溶热处理的场合下用6~7%的加工率时晶粒急剧增大。
Al-Mg-Si系合金的抗腐性一般良好,这种情况已经介绍了,但是抗腐性和热处理的关系是按T4,H,O,T6的顺序变坏,因此其含量要限制在0.5%以内。
五、Al-Zn-Mg(-Cu)(7000)系合金此系合金在JIS中规定如下:7N01:是在铝中添加Zn和Mg的合金,与其他合金相比焊接强度好特别是屈服强度高,焊接性、抗腐性及热加工性良好。