铝合金热处理

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1、鋁合金熱處理技術熱處理的定義很廣，凡是人為控制之加熱與冷卻過程，用以改善材料之結構與性質者皆屬於熱處理，所以鑄錠在加工前成形中，或加工後以及鑄件所施之加熱及冷卻過程都叫熱處理，亦包含下式的處理：(1)  浸熱(Soaking)，均質化處理(homogenizing)預熱—使鑄塊組織均質化而長時間加熱處理。(2)  再熱(reheating)熱間加工，而加熱處理。(3)  Annealing退火-軟化材料。(4)  Solutionheattreatment)溶體化處理，quenching淬火，回火(a

2、rtificialaging或temper)—提高材料強度(5)  Stabilizingtreatment安定化處理鋁合金分為兩大類：(1)  Heattreatablealloy(2)  Non-heattreatable熱處理鋁合金為2XXX，6XXX，7XXX或2XX.X，3XX.X，7XX.X，其區分是熱處理鋁合金如施以適當熱處理其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。(Heattreatablealloy=precipitation-

3、hardenablealloy)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，如因溶體強化，加強化細晶強化。(1) 鋁合金之特性首先我們先討論鋁及其合金的特性來說明鋁及鋁合金為何大量的被運用。(a)   輕~2.7Mg/m，差不多是同體積銅或鋼的1/3重量。(b)  防腐蝕能力強。(c)   可反射輻射能—可見光、輻射熱、電磁波。(d)  導電及導熱能力強，且又是非鐵磁性。(e)   non-sparking(f)    無毒性(g)   外觀及表面易處理(h)   

4、機械性質良好(i)     存量多鋁合金的代號甚多，例如：A.A(Aluminum,Association)Alcoa：(AlumunumCompanyofAmerica)，JIS，DIN，BS等等，在我們僅說明A.A.代號及J.I.S代號： A.A.代號用四位數字表示1XXX純鋁系99.00%以上2XXXAl-Cu3XXXAl-Mn4XXXAl-Si5XXXAl-Mg6XXXAl-Mg-Si7XXXAl-Zn8XXX前代號以外之系統9XXX備用J.I.S代號A2P1A-   代表鋁2-表示大區別1.

5、鋁2.耐蝕鋁合金3.高力鋁合金4.耐熱鋁合金P-表示形狀P板R條E圓板PC合板RC合條T管B棒W線S擠壓形材V卯釘材F鍛造品H箔TW熔接管BC導體1-表示種類特1特2分別用S.O(2) 鋁合金之析出硬化當金屬所受襪力超過其降伏強度時，即發生塑性變形，從內部微結構的觀點來看，變形最主要是由差排(dislocation)再受外力下，開始移動而造成。因此差排運動的難易關係到金屬的強度，差排越不易運動，則外加力勢必越大材足以使他移動而形成塑性變形，此時材料呈現的強度越高，反之，呈現的強度越低。因而各種使材料強

6、化的手段包括設計適當合金成分、施加適當鑄造技術、熱處理技術、加工技術，實質上就是造成材料內部差排移動阻礙的因素，阻礙差排運動的因素有溶質原子(即所謂固溶強化)、差排互相干擾(即加工強化)、晶界(即細晶強化)、麻田散相(即麻田散強化)、第二相顆粒(有散佈強化、擴散強化、析出強化)等。在上述強化方法中，乙烯初強化最晚為人類所發現，但他是一種十分有效的強化方法，可使一個材料晶析出硬化熱處理提高5至6倍的強度，許多高級的結構材料即靠析出強化來獲致其強度，如Al-Zn-Mg，Al-Cu、Al-Mg-Si，Cu-

7、Be、麻時效鋼(maragingsteel)、析出硬化型不銹鋼等。以Al-Cu合金平衡圖為例，可瞭解此種原理。由圖可看出鋁基地(α相)對Cu的飽和溶解度，再548℃時是5.7%，隨溫度逐漸下降，至0℃時僅0.2%。當鋁基地中的Cu含量超過此一固線(solvusline)時，多餘的Cu含量便以θ(CuAl化合物)析出來。例如Al-4%Cu合金，在540℃時Cu全鋁基中而為α固溶體，如果將之緩慢冷卻，到了A點以下，飽和溶解度開始低於4%，此時θ便開始析出，沿晶界析出較粗大，基地內析出較小些。如果吾人採用快

8、速冷卻，例如將之淬火至室溫水或更低溫液體，由於冷卻速率太快，不超過1~2秒的時間，就到達低溫狀態，故此時不像食鹽水之能迅速析出沉澱，在這短時間內，θ相是來不及析出的。且由於固體中原子擴散速率再低溫時甚為緩慢，在一段時間內，析出幾乎被抑制，因而淬火後得到的是過飽和的固溶體。淬火在時效析出物比緩慢冷卻者細小而緻密，由於前以敘述及析出物越緻密，其析出強化效果越好，固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(solutiontreatment