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                                          鋁合金熱處理及“淬火”工藝介紹

                                          作者:天辰鋁機    時間:2018-12-16 15:58:00   

                                            1.鋁及鋁合金熱處理的作用

                                            

                                            將鋁及鋁合金材料加熱到一定的溫度并保溫一定時間以獲得預期的產品組織和性能。

                                            

                                            (1)退火:產品加熱到一定溫度并保溫到一定時間后以一定的冷卻速度冷卻到室溫。通過原子擴散、遷移,使之組織更加均勻、穩定、,內應力消除,可大大提高材料的塑性,但強度會降低。

                                            

                                           ?、勹T錠均勻化退火:在高溫下長期保溫,然后以一定速度(高、中、低、慢)冷卻,使鑄錠化學成分、組織與性能均勻化,可提高材料塑性20%左右,降低擠壓力20%左右,提高擠壓速度15%左右,同時使材料表面處理質量提高。

                                            

                                           ?、谥虚g退火:又稱局部退火或工序間退火,是為了提高材料的塑性,消除材料內部加工應力,在較低的溫度下保溫較短的時間,以利于續繼加工或獲得某種性能的組合。

                                            

                                           ?、弁耆嘶穑河址Q成品退火,是在較高溫度下,保溫一定時間,以獲得完全再結晶狀態下的軟化組織,具有好的塑性和較低的強度。

                                            

                                            (2)固溶淬火處理:將可熱處理強化的鋁合金材料加熱到較高的溫度并保持一定的時間,使材料中的第二相或其它可溶成分充分溶解到鋁基體中,形成過飽和固溶體,然后以快冷的方法將這種過飽和固溶體保持到室溫,它是一種不穩定的狀態,因處于高能位狀態,溶質原子隨時有析出的可能。但此時材料塑性較高,可進行冷加工或矯直工序。

                                            

                                           ?、僭诰€淬火:對于一些淬火敏感性不高的合金材料,可利用擠壓時高溫進行固溶,然后用空冷(T5)或用水霧冷卻(T6)進行淬火以獲得一定的組織和性能。

                                            

                                           ?、陔x線淬火:對于一些淬火敏感性高的合金材料必須在專門的熱處理爐中重新加熱到較高的溫度并保溫一定時間,然后以不大于15秒的轉移時間淬入水中或油中,以獲得一定的組織和性能,根據設備不同可分為鹽浴淬火、空氣淬火、立式淬火、臥式淬火。

                                            

                                            (3)時效:經固溶淬火后的材料,在室溫或較高溫度下保持一段時間,不穩定的過飽和固溶體會進行分解,第二相粒子會從過飽和固溶體中析出(或沉淀),分布在α(AL)鋁晶粒周邊,從而產生強化作用稱之為析出(沉淀)強化。

                                            

                                            自然時效:有的合金(如2024等)可在室溫下產生析出強化作用,叫做自然時效。

                                            

                                            人工時效:有些合金(如7075等)在室溫下析出了強化不明顯,而在較高溫度下的析出強化效果明顯,稱為人工時效。

                                            

                                            人工時效可分為欠時效和過時效。

                                            

                                           ?、偾窌r效:為了獲得某種性能,控制較低的時效溫度和保持較短的時效時間。

                                            

                                           ?、谶^時效:為了獲得某些特殊性能和較好的綜合性能,在較高的溫度下或保溫較長的時間狀態下進行的時效。

                                            

                                           ?、鄱嗉墪r效:為了獲得某些特殊性能和良好的綜合性能,將時效過程分為幾個階段進行??煞譃槎A段、三階段時效

                                            

                                            (4)回歸處理:為了提高塑性,便于冷彎成形或矯正形位公差,將已淬火時效的產品,在高溫下加溫較短的時間即可恢復到新淬火狀態叫回歸處理。

                                            

                                            二:鋁合金淬火冷卻速度

                                            

                                            鋁合金淬火爐之淬火時的冷卻速度必須確保過飽和固溶體被固定下來不分解。防止強化相析出,降低淬火時效后的力學性能。

                                            

                                            因此淬火時的冷卻速度越快越好。但是冷卻速度越大,淬火制品的殘余應力和殘余變形也越大,因此冷卻速度要根據不同的合金和不同形狀、尺寸的制品來確定。

                                            

                                            一般合金的淬火對冷卻速度敏感性強的,選擇的冷卻速度要大。如2A11,2A12合金淬火冷卻速度應在50℃/S以上,而7A04合金對冷卻速度非常敏感,其淬火冷卻速度要求在170℃/S以上。

                                            

                                            對于形狀、尺寸大小不同的制品應采用不同的冷卻速度,通常主要靠調整淬火介質的溫度來實現。對于形狀簡單、中小型、棒材可用室溫水淬火(水溫一般L0~35℃),對于形復雜、壁厚差別較大的型材,可用40~50℃的水淬火。

                                            

                                            而對于特別易產生變形的制品,甚至可以將水溫升至75~85℃進行淬火。試驗證明隨著水溫升高使其淬火制品的力學性能和抗蝕性能有所降低。

                                            

                                            鋁合金淬火爐之鋁合金常用的淬火介質是水。因為水的粘度小、熱容量大,蒸發熱快,冷卻能力強,而且使用非常方便、經濟。

                                            

                                            但是它的缺點是在加熱后冷卻能力降低。淬火加熱的制品在水中冷卻可以分為三個階段:前列階段為膜狀沸騰階段。當熾熱制品與冷水剛接觸時,在其表面立即形成一層不均勻的過熱蒸汽薄膜,它很牢固,導熱性不好,使制品的冷卻速度降低。

                                            

                                            第二階段為氣泡沸騰階段。當蒸汽薄膜破壞時,靠近金屬表面的液體產生劇烈的沸騰,發生強烈的熱交換。第三階段為熱量對流階段,冷卻水的循環,或制品左右擺動、或上下移動,增加制品表面與水產生對流的熱交換,以提高冷卻速度。

                                            

                                            根據上面分析,為了很快突破前列階段,迸一步冷卻,淬火制品冷卻均勻,需要在淬火水槽中裝有壓縮空氣管,以便攪拌,同時制品入水槽后要作適當的擺動。

                                            

                                            另外為水溫不會升高太多,淬火槽應有足夠的容量(一般應為淬火制品總體積的20倍以上)。而且冷卻水應有循環裝置。

                                            

                                            除了調節水溫來控制鋁合金淬火爐的淬火冷卻速度外,還可以在冷卻水中加入不同的溶劑來調節水的冷卻能力。

                                            

                                            通常采用聚乙醇水溶液作為冷卻介質,同時還可以調節聚乙醇水溶液濃度來控制制品淬火的冷卻速度。一般易變形的制品,經常用這種聚乙醇水溶液來淬火。

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