你所不知道的鋁合金熱處理方式及其缺點

1、一.處理技巧鋁合金熱處理的定義很廣，凡是人懸控制之加熱與冷卻過程，用以改善材料之結(jié)構(gòu)與性質(zhì)者皆屬於熱處理，所以鑄錠在加工前成形中，或加工后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(zhì)化處理(homogenizing)預熱一使鑄塊組織均質(zhì)化而長時間加熱處理。(2)再熱(reheating)熱間加工，而加熱處理。Annealing退火-軟化材料。(4) Solutionheattreatment)溶體化處理，auenching淬火， 回火(artificialaging或temper)一提高材料強度(5) Stabilizingtreatment安定

2、化處理鋁合金分懸兩大類:(1) Heattreatablealloy(2) Non-heattreatable熱處理鋁合金懸2XXX6XXX7XXM2XX.X,3XX.X,7XX.X,其區(qū)分是熱處理鋁合金如施以適當熱處理其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生一種相變化，生細析出物，藉此種析出物，強化材料。這種現(xiàn)象叫析出硬化或時效硬化。(Heattreatablealloy=precipitation-hardenablealloy)非熱處理合金則無析出硬化現(xiàn)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，加強化細品強化。(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懸何大量的被運

3、用。(a)輕2.7乂/01,差不多是同體積銅或鋼的1/3重量。(b)防腐蝕能力強。(c)可反射輻射能一可見光、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)機械性質(zhì)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(shù)字表示1XXX純鋁系99.00%以上2XXXAl-Cu3XXXAl-Mn4XXXAl-Si5XXXAl-Mg6X

4、XXAl-Mg-Si7XXXAl-Zn8XXX前代號以外之系統(tǒng)9XXX備用J.I.S代號A2P1A-代表鋁2-表示大區(qū)別1.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(fā)生塑性變形，從內(nèi)部微結(jié)構(gòu)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(guān)彳系到金屬的強度，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(xiàn)的強度越高，反之，呈

5、現(xiàn)的強度越低。因而各種使材料強化的手段包括設(shè)計適當合金成分、施加適當鑄造技術(shù)、熱處理技術(shù)、加工技術(shù)，實質(zhì)上就是造成材料內(nèi)部差排移動阻礙的因素，阻礙差排運動的因素有溶質(zhì)原子（即所謂固溶強化）、差排互相干擾（即加工強化）、晶界（即細品強化）、麻田散相（即麻田散強化）、第二相顆粒（有散怖強化、擴散強化、析出強化）等。在上述強化方法中，乙烯初強化最晚懸人類所發(fā)現(xiàn)，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(jié)構(gòu)材料即靠析出強化來獲致其強度，如Al-Zn-Mg,Al-Cu、Al-Mg-Si,Cu-Be、麻時效鋼（maragingsteel）、析出硬化型不IS鋼

6、等。以Al-Cu合金平衡圖懸例，可瞭解此種原理。由圖可看出鋁基地（a相）對Cu的飽和溶解度，再548c時是5.7%,隨溫度逐漸下降，至0c時僅0.2%。當鋁基地中的Cu含量超過此一周線（solvusline）時，多繪的Cu含量便以9（CuAl化合物）析出來。例如Al-4%Cu合金，在540c時Cu全鋁基中而懸a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9便開始析出，沿晶界析出較粗大，基地內(nèi)析出較小些。如果吾人探用快速冷卻，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12秒的時間，就到達低溫狀態(tài)，故此時不像食鹽水之能迅速析出沉淀，在這短時間內(nèi)，9相是來不及析

7、出的。且由於固體中原子擴散速率再低溫時甚懸緩慢，在一段時間內(nèi)，析出幾乎被抑制，因而淬火后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密，由於前以敘述及析出物越密，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)-淬火(quench)-時效處理(agingtreatment)固溶處理彳系指將材料生溫至固溶體單相區(qū)一段時間，以便讓溶質(zhì)全部溶入基地而成單一a相； 淬火彳系指將固溶處理后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恢溫，使其逐漸析出析出物而造成性質(zhì)上的變化。此區(qū)溫若懸室溫則稱懸自然

8、時效(naturalaging),若在叫高溫爐中進行則稱之懸人工時效(artificialaging)。圖3-1顯示一個典型的時效硬度曲線，硬度在時效初期質(zhì)逐漸上升，對時間后達最高硬度，過了最高點，硬度逐漸下降，這三個階段分別稱做初時效、最高時效及過時效；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(xiàn)最佳的分佛狀態(tài)，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，所謂粗化就是說由於析出物在希望減少總表面積以降低總表面能的趨使下，大的析出物越長越大，小的析出物逐漸變小而消失，亦即粗化的結(jié)果，造成析出物半徑增大，個數(shù)減少，間距

9、加大，根據(jù)前述之強化機構(gòu)，可之粗化降低對差排的阻力，并使硬度下降。(3)鋁合金熱處理技術(shù)1.熱處理鋁合金加工代號F:Asfabricated表示冷加工，熱加工或鑄造成形后不在施以特別處理。O:Annealed表示退火至最低強度水平之鍛裂品，及經(jīng)退火增加延展性及尺寸安定性之鑄造品。H：StrainHardened表示經(jīng)加工變形之鍛裂品。WSolutheattreated:表示僅固溶體處理后自然時效W1/2hr。T:HeattreatedtoproducestabletempersotherthanF.O.orH.2.熱處理代號H1:僅加工硬化者H2:加工硬化且未完全退火(部分退火)H3:加工硬化

10、作低溫加熱以便稍微降低強度以增進延展性及安定性H1XH2XH3XX由188:50c以下將完全退火之合金施以75燼滾所的之強度0:懸完全退火之強度4-8+0/2H112裂造成形時加工硬化但加工量懸加以控制H321裂造成形時加工硬化，加工量特定3 .T代號之細分T1從較高溫之成形加鑄造、擠形等過程中冷卻下來并自然時效。T2從較高溫之成形施以冷加工并自然時效。T3固溶體處理后，冷加工并自然時效T4固溶體處理后，直接自然時效T5輕較高溫度成形施以人工時效T6固溶處理后人工時效T7固溶處理后人工時效至過時效狀態(tài)T8固溶體處理后，冷加工并人工時效T9固溶體處理后人工時效并冷加工T10較高溫之成形施以冷加工

11、并人工時效TX51固溶體處理后用伸張的方法消除內(nèi)部應(yīng)力TX52固溶體處理后用壓縮的方法消除內(nèi)部應(yīng)力TX53用伸張及壓縮的方法消除內(nèi)部應(yīng)力4 .熱處理注意事項：1.SolutionHeatTreatment固溶體處理一般處理溫度約只低於共晶溫度1015下，對於高成分的合金要避免超過共晶溫度，否則發(fā)生共晶反應(yīng)在晶界上形成脆性之共晶結(jié)構(gòu)影響材質(zhì)1.Overheating2.NonequilibriumMelting3.Underheating4.SolutionTreatingtime,soakingtime5.HighTemperatureOxidation高溫氧化2.Quenching淬火淬火之

12、目的在造成過飽和之固溶體，最理想的淬火是保持固溶體之溶解度-細密、析出強度高，且耐蝕及抗屬力腐蝕性也會改善保持大量之Vacancy有益析出硬化原則上淬火速率越快，淬火溫度越低越好，但是淬火速率太快往往會造成變形或內(nèi)部應(yīng)力，因此對形狀較不規(guī)則的物體仍探慢淬火懸宜。注意事項：1.操作需迅速遲了機械性質(zhì)、 耐力、 伸度會劣化， 組織不均勻也會降低耐蝕性越薄越快。2 .淬火材料要夠3 .PrecipitationHeatTreatment（時效處理）析出熱處理溫度越高硬度上升越快達到硬度之時間越短，但最高硬度相形下降，而工業(yè)上，溫度越高，成本越大。自然時效naturalaging（常溫時效）如2040

13、合金，T4人工時效artificialaging,Precipitationheattreatment7075自然時效雖快但硬化一直增加中難獲安定之結(jié)構(gòu)，故此合金探人工時效。一般而言，過時效之伸長率與韌性數(shù)初時效差一般合金不適合作過時效處理， 但若考慮高溫安定性時， 較高溫之過時效是以必要的。 另外7000系鋁、鋅鎂合金t6處理之強度高，但抗蝕性最差，過時效反可大幅改善，因之7000系如7075,在實用上如應(yīng)力腐蝕顧慮時必將T73或T76處現(xiàn)。淬火后再低於常溫保持時，一般會抑制析出，如2014,2017,2024在-20C放置一周幾乎不變-遲效，如2117一怫接材4 .退火AnnealingF

14、ullannealing充分退火， 對加工硬化物之物件通常以再結(jié)晶而對可熱處理合金溶質(zhì)均以全部析出（防止自然析出）如太高溫度或長時間加熱的話，結(jié)晶粒粗大，機械性質(zhì)差，甚至肌膚粗糙。油污（oilstation）因油脂使表面變色部分退火（低溫退火）-高於常溫，加熱時間短f結(jié)晶細而且軟只適用於薄而形狀單純者。二.缺點緊固件是用于機械連接、固定的一種通用零部件。它具有種類豐富、形狀尺寸復雜，選用材質(zhì)繁多等特點。緊固件被廣泛地使用于機械、汽車、航空、航天、建筑，交通，通訊、電子電器等眾多行業(yè)，各行業(yè)對緊固件有著各種各樣不同的要求，其中包括不同的綜合機械性能。緊固件的綜合機械性能主要決定于所選用的材料和熱

15、處理質(zhì)量，所以嚴格合理地選用材料和提高熱處理水平及質(zhì)量勢在必行。熱處理分為加熱和冷卻兩個過程，分別對兩個過程進行科學地控制就能得到理想的熱處理質(zhì)量。合理地選擇、科學地使用淬火介質(zhì)是控制冷卻過程的本質(zhì)。以下就將本公司長期工作服務(wù)于緊固件熱處理行業(yè)的經(jīng)驗與大家共享。一、以ML35（32、40）等為主的螺栓，螺柱、螺釘、螺母及異型非標件因材料淬透性的問題，該類零件在熱處理過程中應(yīng)選用冷卻速度較快的淬火介質(zhì)，從而滿足零件淬火的硬度、金相及機械性能等各方面的要求。I.產(chǎn)品尺寸為M4-Ml6,您可選擇3-5%KR648磔合物水溶性淬火劑，如果您選用35#,35A、35S可放寬至M18-M20H、產(chǎn)品尺寸為

16、M13M24您可選擇810%KR728水溶性淬火劑。田、產(chǎn)品尺寸大于M24可選擇lO15%KR7280K溶性淬火劑。IV,產(chǎn)品以45#為主，您可以根據(jù)您產(chǎn)品的尺寸大小選擇KR6480或KR7280以35CrMo40Cr,20MnTiB,35VB等為主的螺栓、螺拄，螺釘，螺母及異型非標件I、如果您的產(chǎn)品以35CrMo40Cr為主可選擇KRll8快速淬火油或510%KR648咪合物水溶性淬火劑。H、如果您的產(chǎn)品以20MnTiR35VB為主可選擇KR7280或KR6480三，以低碳鋼10#、15#,20#,20Cr,1018、1022、10B21等材料為主的淺層滲碳自攻螺釘、銷子類等可選用KR648

17、0或KRll8四、以65M60Si2Mn70等為主的彈簧墊圈，擋圈等可選用KRl18快速淬火油。五、產(chǎn)品種類較多，尺寸跨度較大可選用KR118或KR6480能滿足所有合金鋼及一定尺寸的碳鋼的淬火及滲碳淬火）工件的內(nèi)在質(zhì)量決定于熱處理質(zhì)量。淬火介質(zhì)在熱處理中起著決定性的作用，但它是熱處理生產(chǎn)成本中最小的一塊，只要在淬火介質(zhì)上稍加重視，選用專業(yè)性的可靠產(chǎn)品便能享受到專業(yè)化的咨詢、售后服務(wù)，收到預想不到的效果，并且大大降低綜合生產(chǎn)成本。備注：1,KR648配一種通用性很強的水溶性淬火劑（上標五廠長期使用）2、KR728比目前世界上冷速最快的水溶性淬火劑（通用零部件協(xié)會優(yōu)秀新產(chǎn)品），在歐洲被廣泛使用3、KR118是目前世界上冷速最快的淬火油，具有非常強的材料兼容性。南京科潤精細化工有限公司是一家專業(yè)從事熱處理淬火介質(zhì)、金屬清洗劑及防銹劑等金屬加工介質(zhì)的研完、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。科潤始終“以客戶為關(guān)注焦點”，全方位貫徹“量身定做的產(chǎn)品+專業(yè)的服務(wù)”的