有色金属热处理第二章--铝及铝合金
4-3-1 《铝及铝合金》练习题
☼ 4-3-1《铝及铝合金》练习题☼班级姓名学号一、填空题：1、在工业生产中应用的材料，除以外的金属材料，统称为。
2、目前有色金属的和虽不及钢铁材料多，但由于它们具有某些独特和，而使其成为现代工业生产中不可缺少的材料。
3、纯铝是一种色的金属。
其特性是：、较小，、性良好。
导电性仅次于和，抗腐蚀性能好。
好。
4、纯铝按纯度的高低可分为和。
5、高纯度铝又称为，其纯度可达，主要用于和某些。
6、工业纯铝的纯度不及，其常见杂质为和。
这类铝主要用于制成等型材以及配制的原料。
7、由于纯铝的很低，不宜用来制作，在铝中加入适量的等合金元素，可以得到较高的铝合金，且仍具有、、的特点。
8、铝合金按其成分和工艺特点可分为和。
9、形变铝合金按其主要性能和用途分为、、和。
10、防锈铝是或系合金，它的强度高于，并有良好的，较好，主要用于制造耐蚀性高的、及的构件，如、及等。
11、硬铝是系合金，它经过适当后，、显著提高，但不如纯铝，常用于制造及零件。
12、超硬铝是系合金，它通过适当后，、较高，是铝合金中强度。
主要用于制造飞机上的结构件，如。
13、锻铝是系合金，其力学性能与相近，但具有较好的性能，主要用于制作航空仪表工业中、的锻件。
14、铸造铝合金具有较好的，根据化学成分铸造铝合金可分为系、系、系和系铸造铝合金。
其中铸造铝合金应用最为广泛。
15、铸造铝合金具有优良的，好，用于制造、、的零件，如、、等。
二、判断题：（）1、LF11是适用于制造高强度结构件的铝合金。
（）2、硬铝是形变铝合金中强度最低的。
（）3、防锈铝强度较低，不能用于受力较大的结构件。
（）4、生产仪表外壳，发动机缸体常用锻铝锻造生产。
（）5、生产受力大的铝合金构件要选用超硬铝。
（）6、防锈铝是Al—Mn或Al—Mg合金。
（）7、生产形状复杂的锻件要用锻铝。
（）8、铝的强度、硬度较低，工业上常通过合金化来提高其强度，用作结构材料。
（）9、硬铝主要用于制作航空仪表中形状复杂、要求强度高的锻件。
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。
铝及铝合金
铝合金的分类
变形铝合金又分为两类：成分在F点以
左的合金，固溶体成分不随温度而变， 属热处理不可强化合金；成分在D～F 点之间的合金，固溶体成分随温度而变， 属热处理可强化铝合金。
铸造铝合金
成分在D点以右的合金，由于有共晶组织存在，
适于铸造，称为铸造铝合金。铸造铝合金中有 成分随温度变化的固溶体，也能用热处理强化。 但距D点越远，强化效果愈不明显。
纯铜分类、用途及牌号
1、工业纯铜分类 ①分类
纯铜呈紫红色，常称紫铜。分末加工产品 （铜锭、电解铜）和加工产品（铜材）两种。分末加 工产品的代号有Cu-1、Cu-2两种；加工产品代号有T1、 T2、T3三种。代号中数字越大，表示杂质含量越多， 导电性越差。 ②用途 主要用于制作各种导电材料、导热材料及配 制各种铜合金。
（2）特殊黄铜
① 铅黄铜 HPb63-3 铅改善切削加工性能，提高耐磨性，对强度
影响不大，略微降低塑性。用于要求良好切削性能及耐磨性能的 零件(如钟表零件等)，铸造铅黄铜可制作轴瓦和衬套。 ② 锡黄铜 HSn62-1 锡显著提高黄铜在海洋大气和海水中的抗蚀 性，并使强度有所提高。压力加工锡黄铜广泛用于制造海船零件。 ③ 铝黄铜 HAl60-1-1 铝提高黄铜的强度和硬度(但使塑性降低)， 改善在大气中的抗蚀性。制作海船零件及其它机器的耐蚀零件。 铝黄铜中加入适量的镍、锰、铁后，还可得到高强度、高耐蚀性 的复杂黄铜，制造大型蜗杆、海船螺旋浆等重要零件。 ④ 硅黄铜 HSi65-1.5-3 硅显著提高黄铜的机械性能、耐磨性和耐 蚀性。硅黄铜具有良好的铸造性能，并能进行焊接和切削加工， 主要用于制造船舶及化工机械零件。
2、铜及铜合金的分类及牌号
3、黄铜
4、白铜
铝及铝合金焊接 (2)要点
xx职业技术学院毕业设计（论文）题目铝及铝合金焊接工艺适应性研究系别材料工程系学生姓名xxxx学号**********专业名称焊接技术及自动化指导教师xx2012年12月4日摘要铝及铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展, 对铝合金焊接结构件的需求日益增多, 使铝合金的焊接性研究也随之深入。
掌握铝合金的焊接性特点、焊接操作技术、接头质量和性能、缺陷的形成及防止措施等, 对正确制定铝合金的焊接工艺, 获得良好的接头性能和扩大铝合金的应用范围具有十分重要的意义。
铝的重量轻和耐腐蚀是其性能的两大突出特点, 纯铝的密度约为2.7 g/cm3, 仅为铁、铜密度的1/3；铝及铝合金的表面易生成一层致密、牢固的Al2O3保护膜，这层保护膜只有在卤素离子或碱离子的激烈作用下才会遭到破坏，因此具有很好的耐大气（包括工业性大气和海洋大气）腐蚀和水腐蚀的能力，能抵抗多数酸和有机物的腐蚀。
采用缓蚀剂，可耐弱碱液腐蚀；采用保护措施，可以提高铝合金的耐蚀性能。
在各种牌号的变形铝及铝合金中，铝锰和铝镁合金属于防锈铝合金，不能热处理强化，但强度比纯铝高，并具有优秀的抗蚀性和焊接性能。
铝及铝合金焊接特性氩弧焊绪论有色金属non-ferrous metal，狭义的有色金属又称为非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。
广义的有色金属还包括有色合金。
有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。
随着科学技术的发展，有色金属的应用日趋广泛。
虽然有色金属只占金属总量的5%左右，但有色金属在工程应用中的重要作用确实钢铁或其他材料无法代替的。
有色金属具有特殊的性能，比常规钢铁材料的焊接更复杂，这给焊接工作带来很大的困难。
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。
GB_5237[1].2-2008_铝及铝合金建筑型材_第2部分_阳极氧化型材培训教材
![GB_5237[1].2-2008_铝及铝合金建筑型材_第2部分_阳极氧化型材培训教材](https://img.taocdn.com/s3/m/2e644a240722192e4536f672.png)
国家标准培训教材
GB5237.2-2008 铝合金建筑型材 第2部分 阳极氧化型材 部分:阳极氧化型材 部分
本条是标准的强制性条款，规定了氧化膜的封孔质量要求，采 用硝酸预浸的磷铬酸法试验，失重不大于30mg／dm2。阳极氧 化膜的封孔质量，直接影响其耐腐蚀性，是阳极氧化膜的最主要 性能指标之一。
3 术语、定义 3.2 局部膜厚 local thickness
在型材装饰面上某个面积不大于1cm2的考察面内作若干次（不 少于3次）膜厚测量所得的测量值的平均值。
3.3 平均膜厚 average thickness
在型材装饰面上测出的若干个（不少于5处）局部膜厚的平均值。
国家标准培训教材
GB5237.2-2008 铝合金建筑型材 第2部分 阳极氧化型材 部分:阳极氧化型材 部分
国家标准培训教材
GB5237.2-2008 铝合金建筑型材 第2部分 阳极氧化型材 部分:阳极氧化型材 部分
提纲: 一、标准修订历程情况 二、标准条文内容及情况说明 三、标准先进性水平及比较
国家标准培训教材
GB5237.2-2008 铝合金建筑型材 第2部分 阳极氧化型材 部分:阳极氧化型材 部分
国家标准培训教材
GB5237.2-2008 铝合金建筑型材 第2部分 阳极氧化型材 部分:阳极氧化型材 部分
膜厚/μm，不小于
标准类别
氧化膜厚度级别
单件平均膜厚
单件局部膜厚 8 12 16 20
应用举例
AA10
10 15 20 25 3.0 5.0 6.0 10.0 15.0 20.0 25.0 10 18 5 10 15 20
国家标准培训教材
GB5237.2-2008 铝合金建筑型材 第2部分 阳极氧化型材 部分:阳极氧化型材 部分
铝及铝合金塑性变形加工的感应加热（下）
铝及铝合金塑性变形加工的感应加热（下）李韵豪【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】6页(P25-30)【作者】李韵豪【作者单位】【正文语种】中文从本期开始，《金属加工》杂志锻造栏目，将不定期地刊登作者李韵豪纂写的有关有色金属及其合金塑性变形感应加热的系列论文。
因篇幅较长，本期刊登关于铝及铝合金塑性变形加工的感应加热下篇。
这篇文章是作者根据在与一汽锻造（吉林）有限公司和东风锻造有限公司的专家及工程技术人员进行学术交流后编写而成的。
【编者按】常用的有色金属如铝、铜、钛、锆、钽、铌、镁等及其合金因具有一系列非常优异的特性，其塑性变形制品在航空航天、国防、汽车、机车及民用等诸多领域得到越来越广泛的应用。
这些有色金属及其合金塑性变形前的加热，也正由传统火焰炉加热向高效节能的感应加热过渡，更多的锻造厂家已意识到，感应加热是有色金属及其合金诸多加热方式中最先进、最理想的加热方式。
可锻性用材料的变形抗力和金属的塑性来综合衡量。
材料的变形抗力取决于变形量、变形速度、变形温度及合金材质，且与坯料的锻造程度有关，塑性越高，变形抗力越小，可锻性好，反之则差。
铝合金的流动应力随化学成分不同而明显不同。
各种合金的流动应力最高的约为最低的两倍。
这种情况，在其他金属合金中非常罕见，各种合金中，合金化元素的种类，含量不同，强化相的性质、数量及分布特点都大不相同，从而影响合金的塑性及变形抗力。
我们知道，高强度、高合金化的硬铝合金和超硬铝合金，如5×××系、7×××系可锻性最差。
低合金和纯铝的可锻性最好，如6×××系铝合金最易锻造，而1×××系纯铝和不可热处理强化合金如3×××系、5×××系部分铝合金，它们的可锻性都很好。
第2章-铝合金牌号和状态
状态代号
加工流程
说明与应用
T0
固溶热处理→自然时效→冷加工
适用于经冷加工提高强度的产品
适用于由高温成型过程冷却后，不再进行冷加工（可进 行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品
T1（TA） 高温成型过程冷却→自然时效
T2（TC）
高温成型过程冷却→冷加工→自然 适用于由高温成型过程冷却后，进行冷加工、或矫直、 时效 矫平以提高强度的产品 适用于固溶热处理后，进行冷加工、或矫直、矫平以提 高强度的产品 适用于固溶热处理后，不再进行冷加工（可进行矫直、 矫平，但不影响力学性能极限）的产品
基本记号 名 称 说明与应用 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，该产品的力学性能不作规定 适用于经完全退火获得最低强度的加工产品 适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可 经过（或不经过）附加的热处理使强度有所降低。H代号后 面必须跟有两位或三位阿拉伯数字 一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时 效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段
三、变形铝合金的状态ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ号
同牌号合金、同尺寸形状的制品因处理工艺不同、性能不同，制品使 用者和后续加工者务必在订货时指明，否则不好生产，我国的状态符号， 其意义见GB/T16475-1996与国际通用符号相通。
5种基本状态： F态：称自由加工状态，对力学性能不做规定； O态：称退火态，也称软态； H态：称加工硬化态； W态：称固溶处理态，只有能沉淀强化的铝合金才有； T态：称热处理态，只有能沉淀强化的铝合金才有；
第1位
1纯铝
2铜
3锰
4硅
5镁
6镁硅
7锌
8其它
新型合金和改进型合金的区别： 1、主合金元素含量变更量不大者；
铝合金及热处理
第5页
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)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 铝合金比重小，比强度(σb/ρ) 比一般高强钢高的多.
一、纯铝及其合金特性
b. 资源多（占地壳总储量的7%以上），成本低.
c. 抗腐蚀性能好，但不抗盐碱. d. 焊接性能和加工性能好—C919 Al-Li合金机身等直段部段.
• 塑性好（面心立方结构，12个滑移系）. • 良好的冷热加工性能，450-500℃可轧、锻、挤等. • 切削性好. • 铸铝合金的铸造性能极好.
庞巴迪C系列飞机的铝锂合金机身段
C919大型客机铝锂合金机身等直段部段
二、铝中杂质
• 主要有Fe、Si，其次Cu、Zn、Mg、Ni、Ti等，对 铝的机械、工艺和腐蚀性能均有影响. • 共晶T时的极限溶解度，铁0.052％ 、硅1.65％，并 随温度下降而急剧减小。
铝-铁合金
二、铝中杂质
铝-硅合金
β(Fe2Si2Al9)。相硬脆，塑性↓↓，后者尤为严重。
பைடு நூலகம்
二、铝中杂质
② 严格控制硅含量，Fe：Si≥2～3。铝中铁硅比不当 时，↑纯铝铸锭产生裂纹.
当W (Fe+Si)小于0.65％时， 合金的结晶间隔小，↑铸 造工艺性，WFe>WSi↓铸锭开裂倾向. 当W (Fe+Si)大于0.65％时，共晶数量↑，共晶液体易充 填热裂纹，铁硅比的影响↓. • E （FeAl3、α、β）>铝，破坏纯Al表面氧化膜连续 性， ↓耐蚀性、导电性.
一、纯铝及其合金特性
e. 导电性好，仅次于银、铜和金，耐大气腐蚀，磁
化率极低，接近于非铁磁性材料.
一、纯铝及其合金特性
e. 优良的低温性能，无低温脆性.
表. 工业纯铝的低温性能
•铝及铝合金用途：在电气工程、
汽车、建筑、机械、航空及宇航工 业、轻工业都有广泛用途. •纯铝由于性能低，铸造性能差， 而主要用来配置铝合金，制作电线 电缆，电缆和制造家庭用器皿。
二、铝中杂质
① Fe、Si共存时的相. FeAl3、β(Si)相、α(Fe3SiAll2)、
β(Fe2Si2Al9) .
当WFe>WSi，富Fe化合物α(Fe3SiAl12).
当WSi>WFe，富Si p(Fe2Si2). • 骨骼状α(Fe3SiAll2)，枝条状α(Fe3SiAll2)，粗针状
三、纯铝的牌号和用途
高纯铝： LG1~LG5 纯度为99.93%~99.999% ，编 号越大，纯度越高。主要用于科研及电容器。
工业高纯铝： L00及L0 纯度分别为99.85%、99.9%， 主要用于铝箔、包铝、铝合金原料及其他特殊用 途。 工业纯铝：L7~L1 纯度为98.0%~99.7%，编号越 大，纯度越低。主要用于熔制配制铝合金、制作 电线、电缆和日用器皿等。
有色金属及热处理
第二章
第一节 第二节
铝及铝合金
纯铝及其合金化 铝合金的热处理原理
第三节
第四节
铸造铝合金及其热处理
变形镁合金及其热处理
第一节
纯铝及其合金化
一、纯铝及其合金特性
a. 纯铝比重小（2.7g/cm3）、强度低、熔点低(660℃).
工业纯铝板材：冷轧σb150MPa，σ0.2100MPa； 退火σb80MPa，σ0.250MPa
主要是它们具有相近原子的半径和性能，↓晶格畸变
四、铝的合金化
可用于铝合金化的某些元素的溶解度
四、铝的合金化
② 1%<固溶度<10% 如Al-Cu、 Al-Li、Al-Mn、Al-Si
等，在工业上都有实际应用.
• Cu↑合金的常温强度，且↑合金的耐热性.
• Mn与Al形成的MnAl6与铝的电化学性质相近，故抗蚀性好.
• 共晶系，如Al-Mn （658.5℃），Al-Fe （655℃） 等.
• 非过渡元素—大多与铝形成共晶温度较低的共晶系，高温
性能下降。如常用的Al-Mg系（450℃），Al-Zn系（382℃）.
• 合金熔点愈低，耐热性愈差.
四、铝的合金化
某些铸造铝合金的成分与耐热性的关系
四、铝的合金化
4、组织强化 • 通过细化晶粒（包括细化亚结构及增加位错密度） 和使合金保持未再结晶组织→强度↑10%~30%，且↑ 纵向的断裂韧性和应力腐蚀抗力。
• Al-Si系合金共晶点浓度较低，↑铸造工艺性能.
③ 固溶度＜1% 如Cr、Ti、Ni、Zr等在铝合金中一 般起辅助作用. • 改进合金的晶粒结构、沉淀过程和形成新相，↑ 合金的使用性能和工艺性能。
四、铝的合金化
2、沉淀硬化能力—单纯的固溶强化总是有限的 较高的极限固溶度、明 显的温度关系→沉淀过 程中形成均匀、弥散的 共格或半共格过渡相→ 能造成基体中较强烈的
三、纯铝的牌号和用途
• 不可热处理强化，冷变形↑强度（唯一），工业纯
铝可按冷作硬化或半冷作硬化使用。 • 热处理形式为退火（350~500℃），保温时间随工 件厚度而定。 • T再约200℃，杂质元素↑T再，其中铬、锰、铁较明 显。
我国纯铝的牌号及杂质含量（GB1196-83）
LG4
LG3 LG2 LG1
• 制品在热处理后仍保持再结晶的纤维状组织→加入
少量过渡族元素锰、铬、锆、钛→↑再结晶温度， 弥散第二相质点阻止再结晶过程晶粒长大。
铝合金分组区分图
四、铝的合金化
• 主要依靠固溶强化和沉淀强化↑机械性能；晶粒细化、加工
硬化及过剩相强化也能发挥一定作用。
• 确定合金成分时应考虑：
1、固溶强化能力—合金组元的固溶强化能力与其本身的性
质及固溶度有关
① 固溶度>10% 例Al-Zn、Al-Ag、Al-Mg合金，固溶强化作用 差，单纯简单的二元合金无使用价值。
三、纯铝的牌号和用途
新标准
改型情况（B-Y）： 表示为原始纯铝的
改型（按国际规定
用字母表的次序选 用），与原始纯铝 相比，其元素含量 略有改变。
三、纯铝的牌号和用途
纯铝新旧牌号对比表
四、铝的合金化 • 纯铝强度低，很少用作结构材料. • 纯铝与铝合金，力
学、物理及化学性
能均发生了变化. 如
熔点、凝固点等.
应变场→↑对位错运动
的抗力→↑↑强度. 二元合金共晶相图
四、铝的合金化
3、耐热性 • 高温下工作的铝合金，须考虑与耐热性的关系. • 过渡族元素—一般能↑合金的高温性能和T再，
• 许多过渡族元素与铝形成包晶系，因此有较高的熔点，如AlTi（665℃），Al-Cr（661℃），Al-Zr（660.5℃）.