铝合金淬火及时效曲线测定
铝合金时效过程
铝合金时效过程85-3顾景诚—、前言铝合金时效现象是在1906年由德国的Wilm发现的。
他在九月一个星期六的上午将AI-4%Cu-0. 5%Mg合金于水中淬火后，下午进行硬度测定，过了星期天，星期一上午继续测定硬度，发现硬度显著增加，原以为硬度计失灵，但是，反复验证结果总是一样。
Wilm将此结果于1911年以《含镁铝合金的物理冶金学研究》为题发表出来。
从此以后，人们对铝合金时效现象做了大量研究工作。
时效处理已成为铝合金强化的重要手段。
今天，铝合金材料应用这样广泛，成为仅次于钢铁，而且正以它无与伦比的优点来代替木材、铜材、钢铁等，都应当归功于时效现象的应用。
经过半个多世纪，各国学者共同努力，对各种铝合金系的析出行为、析出理论、析出与合金性能的关系，做了大量研究工作。
尤其是随着现代科学技术的发展、电子显微技术、电子微区分析、热差分析、X射线衍射技术的应用，对析出相的形核、成长、长大做出了定量研究，使我们对时效现象的本质有了进一步认识。
最近，日本高桥恒夫等用高能电子显微镜对铝铜合金的时效过程的晶格直接摄影, 摄取了GP(1)区和GP(2)区的结构。
但是，从各国开发新结构铝合金材料来看，利用时效现象来提高时效硬化型铝合金的性能也并非顺利，这说明对铝合金时效现象本质应做进一步探讨。
作者于1983年7月在沈阳听了日本高桥恒夫教授关于铝合金时效析出问题的讲座。
高桥先生介绍了他们试验室的最新研究成果和有关铝合金时效析出的现代理论。
结合其他一些文献现将讲座主要内容介绍如下。
二、过饱和固溶体的结构在变形铝合金范围内，合金成分基本上处在Q-AI的固溶体范围内。
对于时效型变形铝合金，它们的成分在室温和略高温度下都稍微超过它的固溶极限，而在高于某一温度却小于固溶极限，也就是说在这一温度之上呈固溶状态。
将高温的固溶状态通过强制冷却，在常温下仍保持固溶状态，这种做法称之为固溶处理。
所得到的固溶体称为过饱和固溶体。
过饱和固溶体是一种不稳定的组织，不仅溶质原子呈过饱和状态，而空位也呈过饱和状态。
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。
铝合金锻件固溶、时效、退火
6~12 T6
2A70 锻件
520~535 T4
185~195
20 T6
2A90 锻件
505~520(3) T4
165~170
5~7 T6
4A11 锻件
504~516(3) T4
168~174
8~12 T6
4032 模锻件
505~520(6) T4
165~175
10 T6
6A02 锻件
510~530 T4
自由锻件
530~540
T4
T4 T352(2)
185~195
185~195 170~180
26 T6
26 T6 18 T852(2)
2A14 锻件
499~505 T4
165~175
10 T6
2A50 锻件
515~525 T4
150~160
6~12 T6
2A60 锻件
515~525 T4
150~160
155~165
8~15 T6
6070 锻件
546~552 T4
155~165
8
T6
6061 锻件 7A04 锻件 7A09 锻件 7A10 锻件
525~530 T4 465~475 W 460~475(6) W 468~473 W
170~180
8
T6
120~125 135~145(4)
24 16(4)
495~505 T4
165~175
16 T6
2A11 锻件
499~505 T4
T6Leabharlann 2A12 锻件485~498 T4
185~195
6~12 T6
2A16 锻件
6063铝合金时效曲线
6063铝合金时效曲线6063铝合金是一种常用的铝合金材料，具有良好的可塑性、强度和耐腐蚀性。
它通常用于制造建筑材料、汽车零部件和电子产品外壳等。
在6063铝合金的生产过程中，时效是一个非常重要的工艺步骤。
时效处理可以显著提高铝合金的力学性能和耐腐蚀性能，从而使其更适合各种应用。
6063铝合金的时效曲线是指在时效过程中，材料的硬度随时间的变化曲线。
时效曲线可以帮助我们了解时效处理的效果，选择合适的时效工艺参数，以及预测材料的性能。
一般来说，6063铝合金的时效曲线可以分为两个阶段：自然时效阶段和人工时效阶段。
自然时效是指在铝合金经过固溶处理后，放置在室温下自行时效的过程。
在这个阶段，铝合金的硬度会随时间逐渐降低，同时强度和耐腐蚀性能会逐渐提高。
自然时效的时间通常为24-48小时，具体时间取决于合金的成分和固溶处理的温度。
人工时效是指在自然时效后，将铝合金置于一定温度下进行时效处理的过程。
在这个阶段，铝合金的硬度会再次提高，强度和耐腐蚀性能也会得到进一步提升。
人工时效的温度和时间是非常关键的工艺参数，不同的时效工艺参数将会对6063铝合金的性能产生不同的影响。
对于6063铝合金，一般来说，时效曲线的整体形状是一个“S”形的曲线。
曲线的起始部分是自然时效阶段，此时铝合金的硬度逐渐降低；曲线的中间部分是人工时效阶段，此时铝合金的硬度开始上升；曲线的末尾部分是稳定时期，此时铝合金的硬度基本保持不变。
时效曲线的形状和位置受到很多因素的影响，比如合金的成分、固溶处理的温度、时效处理的温度和时间等。
合金的成分对时效曲线的影响是非常显著的，不同的合金成分会导致不同的时效曲线。
固溶处理的温度和时效处理的温度和时间也是非常重要的因素，它们将直接影响铝合金的硬度和强度。
在实际应用中，我们可以通过对6063铝合金进行不同的时效处理，来获得不同的力学性能和耐腐蚀性能。
比如，通过调整时效处理的温度和时间，可以使6063铝合金具有较高的强度和硬度，也可以使其具有较高的耐腐蚀性能。
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。
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。
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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。
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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）。
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五、实验报告பைடு நூலகம்求
将本组所得硬度数据填入表中，并画出硬度-时 效时间曲线。 分析比较所得时效硬化曲线的异同，并根据时效 强化机制解释曲线的变化规律。
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一、实验目的
掌握铝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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四、实验步骤与方法
布氏硬度计
1．硬度计使用 将淬火及时效后试样放在载物台上，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。
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 D
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二、实验原理
1、淬火
主要是为了得到过饱和固溶体，为时效处理做好组织上的准备。 淬火工艺三要素
淬火加热温度
上限为开始熔化温度 下限为固溶度曲线（ab线)
淬火加热保温时间 在保证强化相全部溶解的前提下，尽量采用快速加热及短的保温时间。 淬火冷却速度 取决于过饱和固溶体的稳定性 Vc --临界冷却速度：即可防止固溶体在冷却过程中发生分解的最小冷却速度。 Vc与合金系、合金元素含量和淬火前合金组织有关。
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三、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
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自然时效：在室温下自然停放一定的时间，铝合金强度及硬度 得到提高。 人工时效：人为的将试样在高于室温下的某一温度，保温一定 的时间，以提高铝合金强度及硬度。
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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。
经过长时间时效后，G.P区溶解， θ//相形成使硬度有重新上升。当 θ//相溶解而形成θ/相时，硬度开 始下降，出现过时效。
铝铜合金130℃时效时的硬度与时间的关系
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二、实验原理
影响时效的因素 从淬火到时效之间停留时间的影响 合金化学成分的影响 合金的固溶处理工艺影响 时效温度与时间的影响
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二、实验原理
2、时效
对大多数铝合金而言，淬火后随着自然存放时间的延长，强度 虽有所提高，但提高的幅度不是很大，因此，要想大大提高合 金的强度性能，必须在淬火后进行人工时效处理。 将淬火状态的合金在一定温度下保持适当的时间，使淬火得到 的过饱和固溶体发生分解，从而大大提高合金的强度。
四、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(7块试样)， 每人负责一个时效 温度。
将表面磨好的试样放入箱式电阻炉中，加热温度为 500℃±3 ℃，保温10-15min，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。 每组的其他试样立即进入箱式电阻炉中进行时效处理， 时效温度分别为160 ℃,190 ℃,220 ℃，每组取一个温 度进行实验，保温时间分别为0, 2, 4, 6, 8, 10, 12h。
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时效温度—时效时间—硬度(HBS)
160℃ 淬火态 2h 4h 6h 8h 10h 12h 190℃ 220℃
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四、实验步骤与方法