鋁合金業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)筆記

1、、所示基礎(chǔ)狀態(tài)代號(hào)：代號(hào)名稱說(shuō)明與應(yīng)用F自由加工狀態(tài)適用于在成型過(guò)程中，對(duì)于加工硬化和熱處理?xiàng)l件無(wú)特殊 要求的產(chǎn)品，該狀態(tài)產(chǎn)品的力學(xué)性能不作規(guī)定。O退火狀態(tài)適用于經(jīng)完全退火獲得最低強(qiáng)度的加工產(chǎn)品。H加工硬化狀態(tài)適用于通過(guò)加工硬化提高強(qiáng)度的產(chǎn)品，產(chǎn)品在加工硬化后 可經(jīng)過(guò)（也可不經(jīng)過(guò)）使強(qiáng)度有所降低的附加熱處理。H代號(hào)后面必須跟有兩位或三位阿拉伯?dāng)?shù)字。W固溶熱處理狀態(tài)一種不穩(wěn)定狀態(tài)，僅適用于經(jīng)固溶熱處理后，室溫下自然 時(shí)效的合金，該狀態(tài)代號(hào)僅表示產(chǎn)品處于自然時(shí)效階段。T熱處理狀態(tài)（不同于 F、0、H狀態(tài)）適用于熱處理后， 經(jīng)過(guò)（或不經(jīng)過(guò)）加工硬化達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的 產(chǎn)品。T代號(hào)后面必須跟有一位或多位阿

2、拉伯?dāng)?shù)字。H111-適用于是終退火后又進(jìn)行了適量的加工硬化，但加工硬化程度又不及H11狀態(tài)的產(chǎn)品。H112-適用于熱加工成型的產(chǎn)品。該狀態(tài)產(chǎn)品的力學(xué)性能有規(guī)定要求。H116-適用于鎂含量 >4.0%勺5XXX系合金制成的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品具有規(guī)定的力學(xué)性能和抗剝落腐蝕性能要求。二、TX細(xì)分狀態(tài)代號(hào)說(shuō)明與應(yīng)用：狀態(tài)代號(hào)說(shuō)明與應(yīng)用T0固溶熱處理后，經(jīng)自然時(shí)效再通過(guò)冷加工的狀態(tài)。 適用于經(jīng)冷加工提高強(qiáng)度的產(chǎn)品T1由咼溫成型過(guò)程冷卻，然后自然時(shí)效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)。適用于由高溫成型過(guò)程冷卻后，不再進(jìn)行冷加工（可進(jìn)行矯直、矯平，但不影響力學(xué)性能極限）的產(chǎn)品。T2由咼溫成型過(guò)程冷卻，經(jīng)冷加工后自然時(shí)效至基

3、本穩(wěn)定的狀態(tài)。適用于由高溫成型過(guò)程冷卻后，進(jìn)行冷加工、或矯直、矯平以提高強(qiáng) 度的產(chǎn)品T3固溶熱處理后進(jìn)行冷加工，再經(jīng)自然時(shí)效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)。適用于在固溶熱處理后，進(jìn)行冷加工、或矯直、矯平以提高強(qiáng)度的產(chǎn) 品T4固溶熱處理后自然時(shí)效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)。適用于固溶熱處理后，不再進(jìn)行冷加工（可進(jìn)行矯直、矯平，但不影響 力學(xué)性能極限）的產(chǎn)品T5由高溫成型過(guò)程冷卻，然后進(jìn)行人工時(shí)效的狀態(tài)。適用于由高溫成型過(guò)程冷卻后，不經(jīng)過(guò)冷加工（可進(jìn)行矯直、矯平，但不影響力學(xué)性能極限），予以人工時(shí)效的產(chǎn)品T6固溶熱處理后進(jìn)行人工時(shí)效的狀態(tài)。適用于固溶熱處理后，不再進(jìn)行冷加工（可進(jìn)行矯宜、矯平，但不影響 力學(xué)性能極限）的產(chǎn)

4、品T7固溶熱處理后進(jìn)行過(guò)時(shí)效的狀態(tài)。適用于固溶熱處理后，為獲取某些重要特性，在人工時(shí)效時(shí)，強(qiáng)度在 時(shí)效曲線上越過(guò)了最高峰點(diǎn)的產(chǎn)品T8固溶熱處理后經(jīng)冷加工，然后進(jìn)行人工時(shí)效的狀態(tài)。 適用于經(jīng)冷加工、或矯直、矯平以提高強(qiáng)度的產(chǎn)品T9固溶熱處理后人工時(shí)效，然后進(jìn)行冷加工的狀態(tài)。 適用于經(jīng)冷加工提高強(qiáng)度的產(chǎn)品T10由高溫成型過(guò)程冷卻后，進(jìn)行冷加工，然后人工時(shí)效的狀態(tài)。 適用于經(jīng)冷加工、或矯直、矯平以提高強(qiáng)度的產(chǎn)品注：某些6XXX系的合金，無(wú)論是爐內(nèi)固溶熱處理，還是從高溫成型過(guò)程急冷 以保留可溶性組分在固溶體中,均能達(dá)到相同的固溶熱處理效果，這些合金的T3、T4、T6、T7、8和T9狀態(tài)可采用上述兩種三

5、、冶金特性：變形鋁合金的中的各種添加元素在冶金過(guò)程中相互之間會(huì)產(chǎn)生物理化學(xué)作 用，從而改變材料的組織結(jié)構(gòu)和相組成，得到不同性能、功能和用途的新材料， 合金化對(duì)變形鋁合金材料的冶金特性起重要的作用。以下簡(jiǎn)要介紹鋁合金中主要 合金元素和雜質(zhì)對(duì)合金組織性能的影響。443.1銅元素銅是重要的合金元素，有一定的固溶強(qiáng)化效果，此外時(shí)效析出的CuAl2相有 著明顯的時(shí)效強(qiáng)化效果。鋁合金中銅含量通常在2.5%5%,銅含量在4%6.8% 時(shí)強(qiáng)化效果最好，所以大部分硬鋁合金的含銅量處于這范圍。鋁銅合金中可以含有較少的硅、鎂、錳、鉻、鋅、鐵等元素。4.4.3.2 硅兀素共晶溫度577C時(shí)，硅在固溶體中的最大溶解度為

6、 1.65%。盡管溶解度隨溫 度降低而減少，但這類(lèi)合金一般是不能熱處理強(qiáng)化的。 鋁硅合金具有極好的鑄造 性能和抗蝕性。若鎂和硅同時(shí)加入鋁中形成鋁鎂硅系合金，強(qiáng)化相為Mg2Si。鎂和硅的質(zhì)量比為1.73: 1。設(shè)計(jì)A1-Mg-Si系合金成分時(shí)，基本上按此比例配置鎂和硅的含 量。有的Al-Mg-Si合金，為了提高強(qiáng)度，加入適量的銅，同時(shí),加入適量的鉻以 抵消銅對(duì)抗蝕性的不利影響。變形鋁合金中，硅單獨(dú)加入鋁中只限于焊接材料，硅加入鋁中亦有一定的強(qiáng) 化作用。鎂元素鎂在鋁中的溶解度隨溫度下降而迅速減小，在大部分工業(yè)用變形鋁合金中， 鎂的含量均小于6%,而硅含量也低，這類(lèi)合金是不能熱處理強(qiáng)化的，但可焊性

7、良好，抗蝕性也好，并有中等強(qiáng)度。鎂對(duì)鋁的強(qiáng)化是明顯的，每增加1%鎂，抗拉強(qiáng)度大約升高34MPa。如果加 入1%以下的錳，可起補(bǔ)充強(qiáng)化作用。因此加錳后可降低鎂含量，同時(shí)可降低熱 裂傾向，另外錳還可以使 Mg5Al5化合物均勻沉淀，改善抗蝕性和焊接性能。錳元素在共晶溫度658E時(shí)，錳在a固溶體中的最大溶解度為1.82%。合金強(qiáng)度隨 溶解度增加不斷增加，錳含量為 0.8%時(shí)，伸長(zhǎng)率達(dá)最大值。A1-Mn合金是非時(shí) 效硬化合金，即不可熱處理強(qiáng)化。錳能阻止鋁合金的再結(jié)晶過(guò)程，提高再結(jié)晶溫度，并能顯著細(xì)化再結(jié)晶晶粒。 再結(jié)晶晶粒的細(xì)化主要是通過(guò)MnAI 6化合物彌散質(zhì)點(diǎn)對(duì)再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大起阻礙作用。MnAl

8、6的另一作用是能溶解雜質(zhì)鐵，形成（Fe、Mn）AI 6，減小鐵的有害影 響。錳是鋁合金的重要元素，可以單獨(dú)加入形成Al-Mn二元合金，更多的是和其 他合金元素一同加入，因此大多鋁合金中均含有錳。443.5鋅元素鋅單獨(dú)加入鋁中，在變形條件下對(duì)合金強(qiáng)度的提高十分有限，同時(shí)存在應(yīng)力 腐蝕開(kāi)裂傾向，因而限制了它的應(yīng)用。在鋁中同時(shí)加入鋅和鎂，形成強(qiáng)化相 MgZ n2，對(duì)合金產(chǎn)生明顯的強(qiáng)化作用。 MgZn2含量從0.5%提高到12%時(shí)，可明顯增加抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。鎂的含量 超過(guò)形成MgZn2相所需要的量時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生補(bǔ)充強(qiáng)化作用。調(diào)整鋅和鎂的比例，提高抗拉強(qiáng)度和增大應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂抗力。 所以在超硬鋁 合金中

9、，鋅和鎂的比例控制在 2.7左右時(shí)，應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂抗力最大。如在Al-Zn-Mg基礎(chǔ)上加入銅元素，形成 Al-Zn-Mg-Cu合金，其強(qiáng)化效果在 所有鋁合金中最大，也是航天、航空工業(yè)、電力工業(yè)上的重要的鋁合金材料。微量元素和雜質(zhì)的影響鐵和硅鐵在A1-Cu-Mg-Ni-Fe系鍛鋁合金中，硅在 Al-Mg-Si系鍛鋁中和在Al-Si系 焊條及鋁硅鑄造合金中，均作為合金元素加入的，在其他鋁合金中，硅和鐵是常 見(jiàn)的雜質(zhì)元素，對(duì)合金性能有明顯的影響。它們主要以FeAb和游離硅存在。當(dāng)硅大于鐵時(shí)，形成0- FeSiAl5（或Fe2Si2Al9）相，而鐵大于硅時(shí)，形成a-Fe2SiAl8（或 FesSiAl

10、12）。當(dāng)鐵和硅比例不當(dāng)時(shí)，會(huì)引起鑄件產(chǎn)生裂紋，鑄鋁中鐵含量過(guò)高時(shí) 會(huì)使鑄件產(chǎn)生脆性。鈦和硼鈦是鋁合金中常用的添加元素，以 Al-Ti或Al-Ti-B中間合金形式加入。鈦 與鋁形成TiAl2相，成為結(jié)晶時(shí)的非自發(fā)核心，起細(xì)化鑄造組織和焊縫組織的作 用。Al Ti系合金產(chǎn)生包晶反應(yīng)時(shí)，鈦的臨界含量約為 0.15%，如果有硼存在則 減小到0.01%。鉻鉻在A1-Mg-Si系、AI-Mg-Zn系、A1-Mg系合金中常見(jiàn)的添加元素。在600E 時(shí)，鉻在鋁中溶解度為0.8%，室溫時(shí)基本上不溶解。鉻在鋁中形成（CrFe）Al7和（CrMn）Al 12等金屬間化合物，阻礙再結(jié)晶的形核和 長(zhǎng)大過(guò)程，對(duì)合金有一

11、定的強(qiáng)化作用，還能改善合金韌性和降低應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏 感性。但會(huì)增加淬火敏感性，使陽(yáng)極氧化膜呈黃色。鉻在鋁合金中的添加量一般不超過(guò) 0.35%，并隨合金中過(guò)渡族元素的增加而 降低。鍶鍶是表面活性元素，在結(jié)晶學(xué)上鍶能改變金屬間化合物相的行為。因此用鍶元素進(jìn)行變質(zhì)處理能改善合金的塑性加工性能和最終產(chǎn)品質(zhì)量。由于鍶的變質(zhì)有效時(shí)間長(zhǎng)、效果和再現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在Al-Si鑄造合金中取代了鈉的使用。 對(duì)擠壓用鋁合金中加入 0.015%0.03%鍶，使鑄錠中 3-A1FeSi相變成漢字形 aA1FeSi 相,減少了鑄錠均勻化時(shí)間60%70%，提高材料力學(xué)性能和塑性加工 性；改善制品表面粗糙度。對(duì)于高硅（1

12、0%13%）變形鋁合金中加入 0.02% 0.07%的鍶元素，可使初晶硅減少至最低限度，力學(xué)性能也顯著提高， 抗拉強(qiáng)度 丈由233MPa提高到236MPa,屈服強(qiáng)度00.2由204MPa提高到210MPa, 伸長(zhǎng)率岔由9%增至12%。在過(guò)共晶Al-Si合金中加入鍶，能減小初晶硅粒子尺 寸，改善塑性加工性能，可順利地?zé)彳埡屠滠?。鋯元素鋯也是鋁合金的常用添加劑。一般在鋁合金中加入量為0.1%0.3%,鋯和鋁形成ZrAl3化合物，可阻礙再結(jié)晶過(guò)程，細(xì)化再結(jié)晶晶粒。鋯亦能細(xì)化鑄造組 織，但比鈦的效果 小。有鋯存在時(shí)，會(huì)降低鈦和硼細(xì)化晶粒的效果。在 Al-Zn-Mg-Cu系合金中，由于鋯對(duì)淬火敏感性的影

13、響比鉻和錳的小，因此宜用鋯 來(lái)代替鉻和錳細(xì)化再結(jié)晶組織。稀土元素稀土元素加入鋁合金中，使鋁合金熔鑄時(shí)增加成分過(guò)冷，細(xì)化晶粒，減少二 次枝晶間距，減少合金中的氣體和夾雜，并使夾雜相趨于球化。還可降低熔體表 面張力，增加流動(dòng)性，有利于澆注成錠，對(duì)工藝性能有著明顯的影響。各種稀土加入量約為0.1%為好?；旌舷⊥粒↙a-Ce-Pr-Nd等混合）的添加，使 AI-0.65%Mg-0.61%Si合金時(shí)效G-P區(qū)形成的臨界溫度降低。含鎂的鋁合金，能 激發(fā)稀土元素的變質(zhì)作用。雜質(zhì)元素在鋁合金中有時(shí)還存在釩、鈣、鉛、錫、鉍、銻、鈹及鈉等雜質(zhì)元素。這些 雜質(zhì)元素由于熔點(diǎn)高低不一，結(jié)構(gòu)不同，與鋁形成的化合物亦不相同

14、，因而對(duì)鋁 合金性能的影響各不一樣。釩在鋁合金中形成VA11難熔化合物，在熔鑄過(guò)程中起細(xì)化晶粒作用，但比 鈦和鋯的作用小。釩也有細(xì)化再結(jié)晶組織、提高再結(jié)晶溫度的作用。鈣在鋁中固溶度極低，與鋁形成CaAl4化合物，鈣又是鋁合金的超塑性元素， 大約5%鈣和5%錳的鋁合金具有超塑性。鈣和硅形成CaS4,不溶于鋁，由于減小 了硅的固溶量，可稍微提高工業(yè)純鋁的導(dǎo)電性能。鈣能改善鋁合金切削性能。 CaSi2不能使鋁合金熱處理強(qiáng)化。微量鈣有利于去除鋁液中的氫。鉛、錫、鉍元素是低熔點(diǎn)金屬，它們?cè)阡X中固溶度不大，略降低合金強(qiáng)度， 但能改善切削性能。鉍在凝固過(guò)程中膨脹，對(duì)補(bǔ)縮有利。高鎂合金中加入鉍可防 止鈉脆。銻

15、主要用作鑄造鋁合金中的變質(zhì)劑， 變形鋁合金中很少使用。僅在A1 Mg 變形鋁合金中代替鉍防止鈉脆。銻元素加入某些 Al-Zn-Mg-Cu系合金中，改善 熱壓與冷壓工藝性能。鈹在變形鋁合金中可改善氧化膜的結(jié)構(gòu)，減少熔鑄時(shí)的燒損和夾雜。鈹是有 毒元素，能使人產(chǎn)生過(guò)敏性中毒。因此，接觸食品和飲料的鋁合金中不能含有鈹。 焊接材料中的鈹含量通常控制在 8%/ml以下。用作焊接基體的鋁合金也應(yīng)控制 鈹?shù)暮?。鈉在鋁中幾乎不溶解，最大固溶度小于0.0025%，鈉的熔點(diǎn)低（978C），合金 中存在鈉時(shí)，在凝固過(guò)程中吸附在枝晶表面或晶界， 熱加工時(shí)，晶界上的鈉形成 液態(tài)吸附層，產(chǎn)生脆性開(kāi)裂即為 鈉脆”當(dāng)有硅存在

16、時(shí)，形成 NaAlSi化合物， 無(wú)游離鈉存在，不產(chǎn)生 鈉脆”當(dāng)鎂含量超過(guò)2%時(shí)，鎂奪取硅，析出游離鈉， 產(chǎn)生鈉脆”因此高鎂鋁合金不允許使用鈉鹽熔劑。防止 鈉脆”的方法有氯化法， 使鈉形成NaCI排人渣中，加鉍使之生成 NazBi進(jìn)入金屬基體；加銻生成 NasSb 或加入稀土亦可起到相同的作用。氫氣在固態(tài)熔點(diǎn)的條件下比在固態(tài)的條件下的溶解度要高，所以在液態(tài)轉(zhuǎn)化固態(tài)時(shí)就會(huì)形成氣孔隙，氫氣也可以用鋁還原空氣中水氣而產(chǎn)生，也可以從分解 碳?xì)浠衔镏挟a(chǎn)生。固態(tài)鋁合液態(tài)鋁都能吸氫，尤其是當(dāng)某些雜質(zhì)，如硫的化合 物在鋁表面上或在周?chē)諝庵小Ｔ谝簯B(tài)鋁中能形成氫化物的元素能促進(jìn)氫吸收 量，但其他元素如鈹、銅、錫

17、和硅則會(huì)降低氫的吸收量。除了在澆鑄中形成員升孔隙外，氫又導(dǎo)致次生孔隙、起泡以及熱處理中高溫 變壞（內(nèi)部氣體沉積）。氫在鋁合金中是一種及其有害的雜質(zhì)，熔體中的氫含量 應(yīng)采用在線除氣裝置加以限制。四、變形鋁合金的主要熱處理方式：445.1變形鋁合金的退火變形鋁合金的退火可分為：鑄錠的均勻化退火；熱加工合金的預(yù)先退火；冷 變形工序間的再結(jié)晶退火；半成品出廠前的成品退火等。A鑄錠的均勻化退火（詳見(jiàn)第18章內(nèi)容）B變形鋁合金的完全退火非熱處理強(qiáng)化的和熱處理強(qiáng)化的變形鋁合金，可通過(guò)完全退火至以“ O”標(biāo)志的處理得最軟、延性最好和最易加工的狀態(tài)。這種處理狀態(tài)應(yīng)變硬化產(chǎn)物通常 是再結(jié)晶的，但熱加工的產(chǎn)品可能保

18、持在未再結(jié)晶的。 可熱處理強(qiáng)化的合金經(jīng)完 全退火，溶解物充分沉淀，從而防止了自然時(shí)效。對(duì)于如純鋁、防銹鋁等不可熱 處理強(qiáng)化的鋁合金，由于合金元素含量較少，這類(lèi)合金一般只能用冷作硬化的方 法進(jìn)行強(qiáng)化。這種由于冷塑性變形而強(qiáng)化的合金， 可采用高溫退火的方法使之軟 化。若需要在提高塑性的同時(shí)還要求部分地保留由冷變形而獲得的強(qiáng)化（即獲得半冷作硬化狀態(tài)）時(shí)，可采用300以下的低溫退火。表4-7為部分變形鋁合金完 全退火、快速退火、低溫退火工藝。C消除應(yīng)力退火對(duì)于冷作加工的鍛造鋁合金，僅為消除應(yīng)變硬化影響的退火，稱為去應(yīng)力退火。除去應(yīng)力退火采用345C以下的溫度，不需要很長(zhǎng)的保溫時(shí)間。這種處理可導(dǎo)致簡(jiǎn)單的

19、回復(fù)，部分或完全的再結(jié)晶。445.2變形鋁合金的淬火（固溶熱處理）鋁合金淬火是為了將固溶熱處理時(shí)形成的固溶體以快速的淬冷方式獲得亞穩(wěn)定的過(guò)飽和固溶體，以求在隨后的時(shí)效時(shí)獲得高的強(qiáng)度和足夠的塑性。A淬火溫度的選擇工業(yè)上鋁合金的淬火溫度，取決于合金的成分和共晶溫度。有些合金含量高、 要求控制韌性的高強(qiáng)度鋁合金，需要把溫度控制在更嚴(yán)格的范圍以內(nèi)， 但必須低 于共晶轉(zhuǎn)變溫度。淬火加熱時(shí)，合金中的強(qiáng)化相溶入固溶體中越充分，固溶體的成分越均勻， 則經(jīng)淬火時(shí)效后的力學(xué)性能就越高。 一般來(lái)說(shuō)，加熱溫度越高，上述過(guò)程就進(jìn)行 得越快越完全。但溫度過(guò)咼會(huì)引起晶粒粗大，甚至發(fā)生過(guò)燒 （局部熔化）而使產(chǎn)品 報(bào)廢。若淬火

20、加熱溫度偏低，使熱處理零件加熱不足，強(qiáng)化相不能完全溶解，導(dǎo)致 固溶體濃度大大降低和最終強(qiáng)度、硬度也相應(yīng)顯著降低。故淬火加熱的溫度是一 個(gè)很重要的工藝參數(shù)。鋁合金的加熱溫度范圍很窄，因此，熱處理加熱爐的溫度 誤差應(yīng)很小，通常在±5C以內(nèi)，這樣鋁合金的力學(xué)性能和金相組織才能得到保證。B固溶處理時(shí)間在正常固溶熱處理溫度下，使未溶解或沉淀可溶相組成物達(dá)到滿意的溶解程 度和達(dá)到固溶體充分均勻所需的保溫時(shí)間，隨熱處理前顯微組織、加熱方式（鹽浴及空氣循環(huán)爐）及零件的加工狀態(tài)、合金的成分、零件的尺寸等不同而不同。加熱溫度越高，強(qiáng)化相溶人固溶體的速度越大，保溫時(shí)間越短。淬火前的狀態(tài)（如 強(qiáng)化相的尺寸、

21、分布狀態(tài)、成型方法等）對(duì)保溫時(shí)間也有很大影響。有些在加熱 溫度下晶粒容易粗大的合金（如6063, 2A50等）在保證淬硬的條件下應(yīng)盡量縮短 保溫時(shí)間，避免出現(xiàn)晶粒長(zhǎng)大。就變形合金來(lái)說(shuō)，變形度大的，所需保溫時(shí)間比 變形度小的要短些。退過(guò)火的合金其強(qiáng)化相的尺寸較粗大， 保溫時(shí)間長(zhǎng)些。裝爐 量多、尺寸大的零件保溫時(shí)間長(zhǎng)些。裝爐量少、零件之間間隔大的，保溫時(shí)間要 短些。表4-8為變形鋁合金淬火加熱保溫時(shí)間。C淬冷延遲零件從加熱爐到淬火介質(zhì)之間的轉(zhuǎn)移， 無(wú)論是手工操作還是機(jī)械操作，必須 在少于規(guī)定的最大時(shí)間限度內(nèi)完成。 最大容許轉(zhuǎn)移時(shí)間或 淬冷延遲”時(shí)間，因周 圍空氣的溫度和流速以及零件的質(zhì)量和輻射能力

22、而異。零件在轉(zhuǎn)移到淬火槽過(guò)程中，相當(dāng)于在空氣中冷卻，由于冷卻速度慢，固溶 體的分解，降低時(shí)效強(qiáng)化效果，從而使產(chǎn)品力學(xué)性能和抗腐蝕性能下降， 所以應(yīng) 當(dāng)盡量縮短淬火轉(zhuǎn)移時(shí)間，一般小零件轉(zhuǎn)移時(shí)間不應(yīng)超過(guò) 10s,大件或大批零件 不應(yīng)超過(guò)15s。D冷卻速度的選擇淬火加熱后必須快速冷卻，以抑制合金在慢冷時(shí)必然會(huì)出現(xiàn)次生相的析出。 如果出現(xiàn)這種析出相，固溶體的過(guò)飽和度就會(huì)下降，時(shí)效效果就會(huì)削弱。零件淬 火時(shí)的實(shí)際冷卻速度，取決于淬火介質(zhì)的種類(lèi)與溫度，以及零件的有效厚度。為 防止零件在淬火時(shí)發(fā)生變形，選擇淬火介質(zhì)溫度時(shí)，還應(yīng)考慮零件形狀的復(fù)雜程 度。形狀簡(jiǎn)單的變形鋁合金淬火用水的溫度一般低于40C ;對(duì)于

23、鑄造鋁合金淬火用水的溫度通常在4080C。445.3變形鋁合金的時(shí)效時(shí)效的基本工藝參數(shù)是加熱溫度與保溫時(shí)間。加熱速度與冷卻速度的影響較 小，一般不予考慮。時(shí)效有兩種方式，一是自然時(shí)效，即淬火后在室溫下放置若 干小時(shí)，快速淬火保留下的空位導(dǎo)致了溶質(zhì)原子富集區(qū)快速形成和強(qiáng)度迅速增 加，在45天之后達(dá)到最大的穩(wěn)定值。鋁合金中的硬鋁一般進(jìn)行自然時(shí)效。硬 鋁中銅和鎂在自然時(shí)效時(shí)形成 e相(AICu)和S相(m2CuMg)比含硅、銅、鎂的鍛 鋁形成的強(qiáng)化相Mg2Si相及W相(m4Cu4MgsSi4)要快。自然時(shí)效的時(shí)間一般不 少于4晝夜。二是人工時(shí)效，即淬火后重新加熱到高于室溫的某一溫度若干小時(shí)。 鍛造鋁

24、合金一般進(jìn)行人工時(shí)效，時(shí)效溫度一般在150180°C之間，時(shí)效時(shí)間為612h。對(duì)于7A04之類(lèi)的超硬鋁合金通常采用120160C的人工時(shí)效，時(shí)效時(shí) 間為1224h，為了縮短時(shí)效時(shí)間，對(duì)于這類(lèi)合金常采用分級(jí)人工時(shí)效。變形鋁 合金的熱處理工藝規(guī)范見(jiàn)表。五、氣孔、夾渣和燒損：氣孔：在一定的大氣壓下，溫度越高，氫在鋁中的溶解度就越大；溫度越低，氫在 鋁中的溶解度就越小。在固態(tài)時(shí)，氫幾乎不溶于鋁。還可以看出，由固態(tài)到液態(tài) 時(shí)，氫在鋁中的溶解度出現(xiàn)一個(gè)突變現(xiàn)象。這種溶解度急劇變化的特點(diǎn)，決定了鋁在凝固時(shí)，使氫原子從金屬中析出成為分子氫，最后以疏松、氣孔的形式存在 于鑄錠中。因此，也說(shuō)明了鋁及鋁合

25、金最容易吸收氫而造成疏松、氣孔等缺陷。夾渣：在生產(chǎn)條件下，無(wú)論采用何種熔煉爐生產(chǎn)鋁合金， 熔體直接與空氣接觸，也 就是和空氣中的氧和氮接觸。鋁是一種比較活性的金屬，它與氧接觸后，必須產(chǎn) 生強(qiáng)烈的氧化作用而生成氧化鋁。其反應(yīng)式為：4AI+3 O 2=2 Al 2O3鋁一經(jīng)氧化，就變成了氧化渣，成了不可挽回的損失。氧化鋁是十分穩(wěn)定的 固態(tài)物質(zhì)，如混入熔體內(nèi)，便成為氧化夾渣。3H2O+2AIAl 2O3+6H2AI+N22AIN3Mg+N 2* Mg3N2Mg3N2+6H2O3Mg (OH) 2+2NH3TAIN+3H 2AI(OH) 3+NH3?CH4+2O2CO2+2H2O3H2O+2AIAI2

26、O3+3H2T3CO2+2AI3CO+AI2O33CO+6AIAI4C3+AI2O3燒損：相同的條件下熔煉鋁合金時(shí)，用大塊料時(shí)燒損為0.8-2.0%,打捆片料時(shí)燒損為2-10%,碎屑料的燒損可高達(dá)30%,另外熔池表面越大，熔煉時(shí)間長(zhǎng)，都會(huì)增加 燒損。降低氧化燒損的方法：降低氧化燒損主要應(yīng)從熔煉工藝著手。一是在大氣下的熔爐中熔煉易燒損的 合金時(shí)盡量選用熔池表面積小的爐子， 如低頻感應(yīng)電爐；二是采用合理的加料順 序，快速裝料以及高溫快速熔化，縮短熔煉時(shí)間，易氧化燒損的金屬盡可能后加； 再其次采用覆蓋劑覆蓋，盡可能在熔劑覆蓋下的熔池內(nèi)熔化。對(duì)易氧化燒損的高 鎂鋁合金，可加入0.0010.005%的鈹

27、；最后應(yīng)正確地控制爐溫及爐氣性質(zhì)。 吸附除渣原理：吸附凈化主要是利用精煉劑的表面作用，當(dāng)氣體精煉劑或熔劑精煉劑在熔體 中與氧化物夾雜相遇時(shí)，雜質(zhì)被精煉劑吸附在表面上，從而改變了雜質(zhì)顆粒的物 理性質(zhì)，隨精煉劑一起被除去。吸附凈化：浮游法A 惰性氣體吹洗惰性氣體指與熔融鋁及溶解的氫不起化學(xué)反應(yīng)，又不溶解于鋁中的 氣體。通常使用氮?dú)饣驓鍤?。根?jù)吸附除渣原理，氮?dú)獗淮等脘X液后，形成許多細(xì)小的氣泡。氣 泡在從熔體中通過(guò)的過(guò)程與熔體中的氧化物夾雜相遇，夾雜被吸附在氣 泡的表面并隨氣泡上浮到熔體表面。巳被帶至液面的氧化物不能自動(dòng)脫離氣相而重新 溶入鋁液中，停留于 鋁液表面就 可聚集除 去，如圖16-2所 示

28、。% “班圖16-2浮游除渣原理圖圖16-3 氮?dú)鈿馀莩龤庠韴D由于吸附是發(fā)生在氣泡與熔體接觸的界面上。只能接觸有限的熔 體，除渣效果受到限制。為了提高凈化效果。吹入精煉氣體產(chǎn)生的氣泡 量愈多，氣泡半徑愈小，分布愈均勻，吹入的時(shí)間愈長(zhǎng)效果愈好。氮?dú)獾某龤馐歉鶕?jù)分壓差脫氣原理，如圖16-3所示。由于氮?dú)馀葜凶畛鮌H2 0,在氣泡和鋁液中的氫的平衡分壓間存在差值，使溶于金屬中 的氫不斷擴(kuò)散進(jìn)氣泡中。這一過(guò)程直至氣泡中氫的分壓和鋁液中的氫的平衡分壓相等時(shí)才會(huì)停止。氣泡浮出液面后，氣泡中的H2，也逸出而進(jìn)入大氣中。因此，氣泡上升過(guò)程中既帶出氧化夾雜，也帶出氫氣。通氮時(shí)的溫度宜控制在710720

29、6;C，以避免氮和鋁液反應(yīng)形成氮化 鋁。B 活性氣體吹洗對(duì)鋁來(lái)說(shuō)，實(shí)用的活性氣體主要是氯氣。氯氣本身也不溶于鋁液中，但氯和鋁及溶于鋁液中的氫都迅速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。C12+H2 >2HCIT3C12+2A1 >2AICI 3 T反應(yīng)生成物HCI和AICI 3（沸點(diǎn)183 C ）都是氣態(tài)，不溶于鋁液，它和未 參加反應(yīng)的氯 一起都能起 精煉作用，如圖16-4所示。因此，凈化效 果比 吹氮要好得多，同時(shí)除鈉效果也顯著。氯氣雖然精煉效果好，但其對(duì)人 體有害，污染環(huán)境，易腐蝕設(shè)備及加熱元件，且易使合金鑄錠結(jié)晶組織 粗大，使用 時(shí)應(yīng)注意通 風(fēng)及防護(hù)。圖16-5為1050 . 6063合金用氮 氣和

30、氯 氣處理的效果。圖16-4 吹CI2精煉示意圖證理 Q 15 那嶼昶刊 90處之時(shí)兩tmi町UO 1謝u Do。 令宮？日出s4afi1530 幫 E0 75 M址見(jiàn)訶劇血時(shí)thy 御&3r0116AM °gdfs圖16-5 氮和氯精煉前后熔體中氫和鈉含量變化C 混合氣體吹洗單純用氮?dú)獾榷栊詺怏w精煉效果有限，而用氯氣精煉雖效果好但又 對(duì)環(huán)境及設(shè)備有害，所以將二者結(jié)合采用混合氣體精煉，既提高精煉效果，又減少其有害作用?；旌蠚怏w有兩氣體混合，如N2-CI2 ；也有三氣體混合，如N2-CI2-CON2-CI2的混合比采用 9: 1或8: 2效果較好。N2-CI2-CO混合比為8：

31、 1 : 1 但現(xiàn)在為了減少環(huán)境污染，世界發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用（2-5）% CI2作為混合氣體的組成部分，從使用效果來(lái)看幾乎沒(méi)有差異，這對(duì)于減少環(huán)境污染 是極有利的。D 氯鹽凈化許多氯化物在高溫下可以和鋁發(fā)生反應(yīng)，生成揮發(fā)性的AICI 3而起凈化作用：AI+3MeCI AICI 3+3Me。式中Me表示金屬。但不是所有的氯鹽都能發(fā)生上述反應(yīng)，需要看其 分解壓力而定。一般氯鹽的分解壓需大于氯化鋁的分解壓，或它的生成 熱小于氯化鋁的生成熱，這種氯鹽在高溫下才能與鋁發(fā)生反應(yīng)。常用氯 鹽有氯化鋅（ZnCI 2）、氯化錳（MnCI 2）、六氯乙烷（C2CI6）、四氯化碳（CCI 4）、 四氯化鈦（TiCI

32、4）等。在熔體中反應(yīng)如下：3ZnCI 2+2AI 2AICI 3 T +3Zn3MnCI 2+2A1 2AICI 3 T +3Mn3TiCI4+4AI 4AICI 3 T+Ti因氯鹽皆有吸潮特點(diǎn)，使用時(shí)應(yīng)注意脫水和保持干燥；Zn對(duì)部分鋁合金含量有限制，使用時(shí)應(yīng)注意用量。C2CI6為白色晶體，密度 2.091g /cm3，升華溫度185.5 C ,它不吸濕，不必脫水處理。使用、保管都很方 便，為一般工廠所使用。C2CI6加入熔體后發(fā)生如下反應(yīng)：C2CI6C 2CI4+CI2T2AI+3C1 2 2AICI 3TC2C1 4 CCI 4+CTCCI 4 2CI 2 T +CH2+C12 2HCIT

33、C2C14沸點(diǎn)121 T，不溶于鋁，熔煉溫度下為氣態(tài)，未完全反應(yīng)的 C2CI4也和AICI 3 起參與精煉。由于產(chǎn)生氣體量大，因此精煉效果好。但因C2CI6密度小，反應(yīng)快不好控制，近來(lái)制成一種自沉精煉劑，壓制成塊，使用較方便。使用 C2CI6的缺點(diǎn)是分解出的C2CI6和C1 2，有部分未反應(yīng)即逸出液面，有強(qiáng)烈的刺激性氣味，因此應(yīng)采用較好的通風(fēng)裝置。E 無(wú)毒精煉劑幾種無(wú)毒精煉劑的典型配方如表16-1。無(wú)毒精煉劑的特點(diǎn)是不產(chǎn)生有刺激氣味的氣體。并且有一定的精煉作用。它主要由硝酸鹽等氧化劑和碳組成，在高溫下產(chǎn)生反應(yīng)：4NaN0 3+5C >2Na2O+2N 2 T +5CQ T表16-1幾種無(wú)毒精煉劑的成分/ %序號(hào)NaN03KN03CC2C16Na3AIF6NaCI耐火磚屑Na2SiF6134-64-2432-2-4064-2426-334-6-201030-4-406-20