铝合金综合热处理-毕业论文

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1、铝合金综合热处理一、提高强度　　到目前为止，强化铝合金的热处理是一般的热处理，同时也是很重要的。这里主要从生产的观点出发，介绍有关提高变形铝合金材料强度的热处理方案。　　通常，在时效硬化处理方面，铝-铜系的杜拉铝等首先出现并进行固溶热处理和淬火热处理。其次，铝-镁-硅系合金(6063)和铝-锌-镁系合金(7N01)利用它们的良好的“淬火性”，在热加工后直接进行淬火处理，在很多情况下不特意重新进行固溶热处理。特别是，挤压制品这种倾向较强，也有挤压热处理的说法。如果前者是正规的热处理，而后者就是合理化的简易热处理，在提高生产率上大量使用。　　因此，作为综合热处理方案，首先按次序

2、说明提高强度的正规热处理过程，然后介绍在合理化热处理过程中根据合金种类可能强化的适当程度。1.固溶热处理和淬火处理　　固溶热处理是把作为硬化的主要合金成分固溶在基体中，然后用淬火、回火(时效)进行硬化的必要热处理。　　图1示出以铝-铜合金为例的平衡状态图。在溶解度线以上的高温(A)下溶质原子铜大体完全固溶，而在溶解度线以下的温度(B)或(C)之下铜原子析出。当从(A)点开始快速冷却时能获得(A)的状态，不是(B)、(C)的状态，可使铜过饱和固溶。在这种场合下为了形成(A)的状态进行加热使溶质固溶，这种处理称为固溶热处理。然后进行快速冷却，使(A)的状态在常温也保持下来，这种

3、处理称为淬火。固溶热处理成为淬火的前提，因而通常也是包括淬火的热处理。　　　　图1　铝-铜合金的部分状态图　　代表性的时效硬化铝合金的固溶热处理温度和熔化温度范围列于表1。由表1中可看出固溶热处理温度的上限接近于熔化温度范围的下限，由此对固溶热处理温度的控制必须充分的注意。　　固溶热处理以在固相间元素扩散为基础，因此只有温度高时有利，但是，如果超过规定的最高温度，共晶体就溶化，从而合金物理性能下降。此外，过度的加热能使金属表面剧烈地产生气孔。如果温度比规定的最小值还低，就不能达到完全固溶化，也不能获得最大的机械性能。图2示出固溶热处理温度对2014-T4及2014-T6材料

4、机械性能的影响，由图2可知，获得稳定强度的温度范围小。表2列出变形材料固溶热处理时必须保持的加热时间。最短的保持时间取决于能获得对材料要求的机械性能，因此断面的厚度增加，保持时间就要增长。　　　　图2　固溶热处理温度对2014-T4，2014-T6机械性能的影响　　　　当用空气炉加热时，保持时间过长，就会有增加高温氧化的危险。当用盐浴炉或用气体介质调整适当的空气炉时，保持时间为表2中示出的数量的几倍也是安全的。对包复金属的制品在保证获得所要求的机械性能前提下，保持时间要求在最短限度内。如果保持时间比此限度长，基体合金成分就向包复的金属层扩散，抗腐性受到损失。　　为了使固溶热

5、处理状态在室温下固定下来，必须由固溶热处理温度开始快速冷却，在冷却过程中不使合金元素产生析出。由于材料不同，在冷却过程中，有的容易产生析出，有的不容易，这样的性质称为淬火性。例如，图3示出7075，6061及7N01合金的淬火速度与获得的强度的关系。　　　　图3　7075，6061及7N01合金的淬火速度与获得的强度的关系　　对7075，2014，2017，2024及7178等高强度合金来说，由于淬火性不良，因此实际淬火的操作要快，并且必须在水量充分或循环的水中进行全浸淬火。当淬火结束取出被处理的材料时水温最好不超过38℃。浸渍淬火的最慢时间示于表3。　　　　　　淬火转移时

6、间就是从炉门打开时或淬火料的前端从盐浴里出现时开始，到该料的末端浸渍在淬火水糟内终了时为止。7N01合金或淬火性比6061合金更优越的6063合金在空气中冷却时强度下降较少，即能进行挤压热处理。　　　　图4　硬化成分的固溶限度　　控制这些处理的重要性在于固溶热处理温度，保持时间及在淬火的情况下从(A)开始冷却的速度。如果固溶热处理温度(A)在溶解度线和固相线之间，则要适当地加以区别，但是很多情况下溶质原子也具有固溶以外的意义，一般采用比固相线大约低50℃的温度。各种成分的溶解度曲线示于图4，从图中可知，有很大的差别。　　淬火的冷却速度根据淬火敏感性在工业上也分别采用水中淬火

7、、加入应变防止剂的水淬火、温水淬火、油淬火、喷雾淬火及空气淬火等。淬火用快速冷却法上面已经介绍，而淬火敏感性迟钝的材料用相当缓慢的冷却方法也有效。按照淬火的敏感性有相对的方法，一般快速冷却采用水冷。2.时效和析出的处理　　众所周知，固溶热处理过的材料，以时间和温度为主要因素，从过饱和固溶状态产生析出，在此过程中材料的强度增加。这种现象称为时效现象，它是继固溶热处理的重要的过程。　　一般在室温下引起的时效叫做自然时效，在高温下引起的时效叫做人工时效。前者也称为低温时效，后者也称为高温时效。在室温时效时，时效速度缓慢不