铝合金之热处理

※鋁合金之熱處理

常見熱處理鋁合金的代號有何分別？

F：As fabricated表示冷加工，熱加工或鑄造成形後不在施以特別處理。

O：Annealed表示退火至最低強度水平之鍛製品，及經退火增加延展性及尺寸安定性之鑄造品。

H：Strain Hardened表示經加工變形之鍛製品。

W：Solution heat treated：表示僅固溶體處理後自然時效W1/2 hr。

T：Heat treated to produce stable tempers other than F . O . or H

※鋁合金熱處理T代號可系分成哪幾種？

T 1 從較高溫之成形加鑄造、擠形等過程中冷卻下來並自然時效。

T 2 從較高溫之成形施以冷加工並自然時效。

T 3 固溶體處理後，冷加工並自然時效。

T 4 固溶體處理後，直接自然時效。

T 5 輕較高溫度成形施以人工時效。

T 6 固溶處理後人工時效。

T 7 固溶處理後人工時效至過時效狀態。

T 8 固溶體處理後，冷加工並人工時效。

T 9 固溶體處理後人工時效並冷加工。

T 10 較高溫之成形施以冷加工並人工時效。

TX 51 固溶體處理後用伸張的方法消除內部應力。

TX 52 固溶體處理後用壓縮的方法消除內部應力。

TX 53 用伸張及壓縮的方法消除內部應力。

※鋁合金最常見的熱處理強化機構為何？

（1）析出硬化：熱處理鋁合金為2XXX，6XXX及7XXX，其利用淬火處理及時效處理使材料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。（2）固溶處理：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，如固溶體強化，晶粒細化強化。

※鋁合金析出硬化熱處理程序：

實用的析出硬化熱處理程序必須包括下列三個基本步驟：

固溶熱處理(solution treatment)→淬火(quench)→時效處理(aging treatment)

固溶處理係指將材料生溫至固溶體單相區一段時間，以便讓溶質全部溶入基地而成單一α相；淬火係指將固溶處理後的材料迅速冷卻以得飽和固溶體。時效處理則將此過飽和固溶體放置在恆溫，使其逐漸析出析出物而造成性質上的變化。此恆溫若為室溫則稱為自然時效(natural aging)，若在叫高溫爐中進行則稱之為人工時效(artificial aging)。

※何謂鋁合金的過時效處理？

一般而言，初時效硬度上升是由於析出物逐漸析出，體積比逐漸增加，析出物間距越小所致；到了最高時效時，此時析出物呈現最佳的分佈狀態，亦即對差排的阻力最大；過時效的形成是由於析出物的粗化，造成析出物半徑增大，個數減少，間距加大，根據前述之強化機構，可知粗化降低對差排的阻力，並使硬度下降。

※常見的鋁合金種類？

1XXX 純鋁系99.00%以上

2XXX Al-Cu合金

3XXX Al-Mn合金

4XXX Al-Si合金

5XXX Al-Mg合金

6XXX Al-Mg-Si合金

7XXX Al-Zn合金

8XXX 前代號以外之系統

9XXX 備用

※高溫用合金之熱處理

※常見的高溫用合金有哪些？

（1）鎳基合金

（2）鈦基合金

（3）鐵鎳鉻合金

（4）鈷基合金

（5）不銹鋼材料

熱處理設備

※電熱爐

電熱爐可使用金屬發熱體或非金屬發熱體來產生熱源，其構造簡單，用途十分廣泛是它的主要特色，可廣泛應用於退火、正常化、淬火、回火、滲碳及滲碳氮化等。主要的金屬發熱體包括Ni-Cr電熱線（最常見，最高用至1200℃）、Mo-Si合金及W、Mo等純金屬；非金屬發熱體包括SiC（最常見，最高可加熱至1600℃）、LaCrO3及石墨棒（真空或保護氣氛下可加熱至2000℃）。

※燃燒爐

燃燒爐使用氣體燃料或液體燃料作為加熱源，熱處理溫度可達800℃至1200℃之間。常見的氣體燃料包括天然氣、液化石油氣及瓦斯等；液體燃料則包括重油、燈油及輕油等。燃燒爐的熱對流效果很好，特別是低溫加熱之均勻性甚佳；但燃燒爐容易產生燃燒噪音、塵粒、硫氧化物及氮氧化物等環境污染物，則是它的主要缺點。

※鹽浴爐

鹽浴爐設備便宜，加熱速度快，處理件表面氧化程度低，適合小型工件熱處理用。若配合適當的鹽裕，可應用於淬火加熱、滲碳、滲氮、滲硫等表面處理。常用的鹽浴種類包括（1）使用於200℃至500℃的低溫鹽主要以硝酸鹽或亞硝酸鹽；（2）使用在450℃至950℃間的中溫鹽，主要以氯化鈉、氯化鈣及碳酸鈉的混合鹽；（3）使用在950℃至1250℃溫度範圍的高溫鹽則大多以氯化鋇鹽為主。

※氣氛爐

氣氛爐係在氣密的爐體內，通入適當的氣氛進行各項輝面熱處理、滲碳、滲碳氮化及燒結等處理。此類爐具可分為分批式及連續式兩大類，加熱形式則使用電熱、油或燃氣在加熱管內燃燒以進行間接式加熱。

※真空爐

在真空中加熱工件進行各項熱處理之爐具稱為真空爐，一般的真空度在10-2至10-4mmHg左右，經由真空爐熱處理之工件，可防止鋼材表面氧化、脫碳，具有較佳的表面品質。具有冷卻裝置的真空爐，可在非活性氣體中冷卻或淬火油中進行油淬火，但隨著工件體積的增大，使得熱處理成本會大幅增加。※高週波熱處理裝置

高週波熱處理裝置主要是利用感應電流在工件必要的表面部分加熱，並進行必要的淬火、回火等熱處理程序，以獲得表面硬度大而工件心部韌性佳的表面特性。裝置主要包括高頻產生器、加熱線圈及工件運動夾持機構。感應加熱的加熱效率甚高，能在極短的時間內加熱至高溫，並獲得極佳的硬化層；唯此種熱處理技術會受到工件形狀的影響較大，並不是每個工件都適用高週波熱處理技術。