有色金屬熱處理第二章 鋁及鋁合金

有色金屬及熱處理第一節(jié)純鋁及其合金化第二節(jié)鋁合金的熱處理原理第三節(jié)鑄造鋁合金及其熱處理第四節(jié)變形鎂合金及其熱處理第二章鋁及鋁合金第一節(jié)純鋁及其合金化一、純鋁及其合金特性

a.純鋁比重小（2.7g/cm3）、強(qiáng)度低、熔點(diǎn)低(660℃).

工業(yè)純鋁板材：冷軋σb150MPa，σ0.2100MPa；退火σb80MPa，σ0.250MPa鋁合金比重小，比強(qiáng)度(σb/ρ)

比一般高強(qiáng)鋼高的多.b.資源多（占地殼總儲(chǔ)量的7%以上），成本低.c.抗腐蝕性能好，但不抗鹽堿.d.焊接性能和加工性能好—C919Al-Li合金機(jī)身等直段部段.

塑性好（面心立方結(jié)構(gòu)，12個(gè)滑移系）.

良好的冷熱加工性能，450-500℃可軋、鍛、擠等.

切削性好.

鑄鋁合金的鑄造性能極好.一、純鋁及其合金特性

e.

導(dǎo)電性好，僅次于銀、銅和金，耐大氣腐蝕，磁化率極低，接近于非鐵磁性材料.一、純鋁及其合金特性

e.

優(yōu)良的低溫性能，無(wú)低溫脆性.一、純鋁及其合金特性

表.工業(yè)純鋁的低溫性能鋁及鋁合金用途：在電氣工程、汽車(chē)、建筑、機(jī)械、航空及宇航工業(yè)、輕工業(yè)都有廣泛用途.純鋁由于性能低，鑄造性能差，而主要用來(lái)配置鋁合金，制作電線電纜，電纜和制造家庭用器皿。龐巴迪C系列飛機(jī)的鋁鋰合金機(jī)身段C919大型客機(jī)鋁鋰合金機(jī)身等直段部段二、鋁中雜質(zhì)主要有Fe、Si，其次Cu、Zn、Mg、Ni、Ti等，對(duì)鋁的機(jī)械、工藝和腐蝕性能均有影響.共晶T時(shí)的極限溶解度，鐵0.052％、硅1.65％，并隨溫度下降而急劇減小。鋁-鐵合金鋁-硅合金二、鋁中雜質(zhì)二、鋁中雜質(zhì)①

Fe、Si共存時(shí)的相.FeAl3、β(Si)相、α(Fe3SiAll2)、β(Fe2Si2Al9).

當(dāng)WFe>WSi，富Fe化合物α(Fe3SiAl12).

當(dāng)WSi>WFe，富Sip(Fe2Si2).

骨骼狀α(Fe3SiAll2)，枝條狀α(Fe3SiAll2)，粗針狀β(Fe2Si2Al9)。相硬脆，塑性↓↓，后者尤為嚴(yán)重。二、鋁中雜質(zhì)②嚴(yán)格控制硅含量，F(xiàn)e：Si≥2～3。鋁中鐵硅比不當(dāng)時(shí)，↑純鋁鑄錠產(chǎn)生裂紋.

當(dāng)W(Fe+Si)小于0.65％時(shí)，合金的結(jié)晶間隔小，↑鑄造工藝性，WFe>WSi↓鑄錠開(kāi)裂傾向.

當(dāng)W(Fe+Si)大于0.65％時(shí)，共晶數(shù)量↑，共晶液體易充填熱裂紋，鐵硅比的影響↓.E

（FeAl3、α、β）>鋁，破壞純Al表面氧化膜連續(xù)性，↓耐蝕性、導(dǎo)電性.三、純鋁的牌號(hào)和用途

高純鋁：

LG1~LG5

純度為99.93%~99.999%

，編號(hào)越大，純度越高。主要用于科研及電容器。

工業(yè)高純鋁：

L00及L0純度分別為99.85%、99.9%，主要用于鋁箔、包鋁、鋁合金原料及其他特殊用途。

工業(yè)純鋁：L7~L1純度為98.0%~99.7%，編號(hào)越大，純度越低。主要用于熔制配制鋁合金、制作電線、電纜和日用器皿等。不可熱處理強(qiáng)化，冷變形↑強(qiáng)度（唯一），工業(yè)純鋁可按冷作硬化或半冷作硬化使用。熱處理形式為退火（350~500℃），保溫時(shí)間隨工件厚度而定。T再約200℃，雜質(zhì)元素↑T再，其中鉻、錳、鐵較明顯。三、純鋁的牌號(hào)和用途我國(guó)純鋁的牌號(hào)及雜質(zhì)含量（GB1196-83）LG4LG3LG2LG1新標(biāo)準(zhǔn)改型情況（B-Y）：表示為原始純鋁的改型（按國(guó)際規(guī)定用字母表的次序選用），與原始純鋁相比，其元素含量略有改變。三、純鋁的牌號(hào)和用途純鋁新舊牌號(hào)對(duì)比表三、純鋁的牌號(hào)和用途四、鋁的合金化純鋁強(qiáng)度低，很少用作結(jié)構(gòu)材料.純鋁與鋁合金，力學(xué)、物理及化學(xué)性能均發(fā)生了變化.如熔點(diǎn)、凝固點(diǎn)等.鋁合金分組區(qū)分圖四、鋁的合金化主要依靠固溶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化↑機(jī)械性能；晶粒細(xì)化、加工硬化及過(guò)剩相強(qiáng)化也能發(fā)揮一定作用。確定合金成分時(shí)應(yīng)考慮：1、固溶強(qiáng)化能力—合金組元的固溶強(qiáng)化能力與其本身的性質(zhì)及固溶度有關(guān)①固溶度>10%

例Al-Zn、Al-Ag、Al-Mg合金，固溶強(qiáng)化作用差，單純簡(jiǎn)單的二元合金無(wú)使用價(jià)值。主要是它們具有相近原子的半徑和性能，↓晶格畸變可用于鋁合金化的某些元素的溶解度四、鋁的合金化②1%<固溶度<10%

如Al-Cu、Al-Li、Al-Mn、Al-Si等，在工業(yè)上都有實(shí)際應(yīng)用.

Cu↑合金的常溫強(qiáng)度，且↑合金的耐熱性.Mn與Al形成的MnAl6與鋁的電化學(xué)性質(zhì)相近，故抗蝕性好.Al-Si系合金共晶點(diǎn)濃度較低，↑鑄造工藝性能.③固溶度＜1%

如Cr、Ti、Ni、Zr等在鋁合金中一般起輔助作用.改進(jìn)合金的晶粒結(jié)構(gòu)、沉淀過(guò)程和形成新相，↑合金的使用性能和工藝性能。四、鋁的合金化2、沉淀硬化能力—單純的固溶強(qiáng)化總是有限的

較高的極限固溶度、明顯的溫度關(guān)系→沉淀過(guò)程中形成均勻、彌散的共格或半共格過(guò)渡相→能造成基體中較強(qiáng)烈的應(yīng)變場(chǎng)→↑對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的抗力→↑↑強(qiáng)度.二元合金共晶相圖四、鋁的合金化3、耐熱性高溫下工作的鋁合金，須考慮與耐熱性的關(guān)系.過(guò)渡族元素—一般能↑合金的高溫性能和T再，許多過(guò)渡族元素與鋁形成包晶系，因此有較高的熔點(diǎn)，如Al-Ti（665℃），Al-Cr（661℃），Al-Zr（660.5℃）.共晶系，如Al-Mn（658.5℃），Al-Fe（655℃）等.非過(guò)渡元素—大多與鋁形成共晶溫度較低的共晶系，高溫性能下降。如常用的Al-Mg系（450℃），Al-Zn系（382℃）.合金熔點(diǎn)愈低，耐熱性愈差.四、鋁的合金化某些鑄造鋁合金的成分與耐熱性的關(guān)系四、鋁的合金化4、組織強(qiáng)化通過(guò)細(xì)化晶粒（包括細(xì)化亞結(jié)構(gòu)及增加位錯(cuò)密度）和使合金保持未再結(jié)晶組織→強(qiáng)度↑10%~30%，且↑縱向的斷裂韌性和應(yīng)力腐蝕抗力。制品在熱處理后仍保持再結(jié)晶的纖維狀組織→加入少量過(guò)渡族元素錳、鉻、鋯、鈦→↑再結(jié)晶溫度，彌散第二相質(zhì)點(diǎn)阻止再結(jié)晶過(guò)程晶粒長(zhǎng)大。四、鋁的合金化鑄造鋁合金：加入微量元素(變質(zhì)劑)進(jìn)行變質(zhì)處理來(lái)細(xì)化鑄態(tài)組織.如微量Na或Na鹽或者銻等進(jìn)行變質(zhì)處理，細(xì)化組織，↑↑強(qiáng)度和塑性.變形鋁合金：微量Ti、Zr、Be、Re，形成難熔化合物，非自發(fā)晶核，細(xì)化晶粒，↑合金的強(qiáng)度和塑性.如AlMn合金中添加0.02～0.3％Ti細(xì)化組織.4、組織強(qiáng)化四、鋁的合金化第二節(jié)鋁合金的熱處理原理鋁合金的基本熱處理形式是退火及固溶時(shí)效。退火屬軟化處理，目的是獲得穩(wěn)定的組織或優(yōu)良的工藝塑性固溶時(shí)效（淬火時(shí)效）為強(qiáng)化處理，借助時(shí)效硬化以提高合金的強(qiáng)度性能。本節(jié)目的：著重闡明鋁合金時(shí)效理論中的基本規(guī)律和特點(diǎn)，以及討論確定相應(yīng)熱處理工藝參數(shù)的主要原則。鋁合金的固溶時(shí)效強(qiáng)化（固溶時(shí)效強(qiáng)化機(jī)制及步驟）固溶處理：加熱到第二相最大限度的融入固溶體的T，保溫后快冷，防止第二相析出，獲得過(guò)飽和固溶體.時(shí)效處理：過(guò)飽和固溶體室溫或加熱一定時(shí)間后，基體中析出新相的過(guò)程.

自然時(shí)效人工時(shí)效

固溶時(shí)效處理的一般步驟⑴固溶處理：將合金加熱到固溶線以上、固相線以下溫度保溫，獲得成分均勻的固溶體組織。⑵淬火：將固溶處理后的工件快冷到較低溫度，得到過(guò)飽和單相固溶體。（與鋼淬火組織不同）⑶時(shí)效：使過(guò)飽和固溶體中析出細(xì)小彌散沉淀相的過(guò)程。

自然時(shí)效：室溫下時(shí)效；

人工時(shí)效：在高于室溫（固溶溫度與室溫之差的15％到25％）進(jìn)行時(shí)效。一、Al-4Cu合金組織、性能的一般變化1、共晶轉(zhuǎn)變：L→α+θ（CuAl2）Cu在α中的極限固溶度：5.65%（548℃）.T↓→固溶度↓↓Al-Cu二元相圖的富鋁部分Al-Cu二元合金相圖2、性能變化熱處理強(qiáng)化原因：淬火和時(shí)效后→大量彌散分布的θ?（CuAl2過(guò)渡相）→使α結(jié)晶點(diǎn)陣扭曲，并封閉了晶粒間的滑移面的緣故→

↑強(qiáng)度含Cu量對(duì)Al-Cu二元合金力學(xué)性能的影響鑄造鋁合金的狀態(tài)含Cu量對(duì)Al-Cu二元合金鑄造性能的影響二、過(guò)飽和固溶體的性質(zhì)合金時(shí)效處理之前，先要通過(guò)固溶處理以獲得過(guò)飽和固溶體。固溶體不僅對(duì)溶質(zhì)原子過(guò)飽和，且對(duì)空位也是過(guò)飽和，即處于雙重過(guò)飽和狀態(tài)。沉淀過(guò)程是一種原子擴(kuò)散過(guò)程，而空位的存在是原子擴(kuò)散所必須具備的條件。空位形成示意圖空位運(yùn)動(dòng)示意圖三、時(shí)效過(guò)程中的組織變化

時(shí)效過(guò)程：從過(guò)飽和固溶體中析出一個(gè)成分不同的新相或由溶質(zhì)原子富集形成的亞穩(wěn)區(qū)過(guò)渡相的過(guò)程，屬于固態(tài)相變.具有固溶度變化的相圖，從單相區(qū)進(jìn)入到兩相區(qū)時(shí)都會(huì)發(fā)生脫溶沉淀.

以Al－Cu合金為例：過(guò)飽和固溶體隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，將發(fā)生下列析出過(guò)程：

α過(guò)→G.P.區(qū)→θ″→θ′→θ

其中G·P區(qū)、θ″、θ′為亞穩(wěn)定相（θ″也可稱(chēng)為G.P.2區(qū)）

隨著時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)，組織變化過(guò)程為：

α過(guò)→α＋

G.P.區(qū)→α＋

θ″→α＋

θ′→α＋

θ以Al-Cu二元合金為例討論鋁合金的時(shí)效過(guò)程：

(1)形成銅原子富集區(qū)銅富集區(qū)稱(chēng)G.P.區(qū)

晶體結(jié)構(gòu)與基體α同，但產(chǎn)生了共格應(yīng)變區(qū)

強(qiáng)度、硬度↑。G.P.呈盤(pán)狀，僅幾個(gè)原子層厚，室溫下直徑約5nm，超過(guò)200℃就不再出現(xiàn)G.P.區(qū)。三、時(shí)效過(guò)程中的組織變化G.P.區(qū)示意圖Al-Cu合金中G.P.區(qū)的共格應(yīng)變圖三、時(shí)效過(guò)程中的組織變化

G.P.區(qū)：Al-Cu合金單晶體自然時(shí)效時(shí)在基體{100}面上發(fā)生銅原子偏聚，構(gòu)成富銅的圓盤(pán)形片（90%Cu）.晶體結(jié)構(gòu)與界面：溶質(zhì)原子富集區(qū)在母相{100}晶面上形成，點(diǎn)陣與基體α相相同（fcc），與α完全共格.

形成機(jī)理：完全依賴(lài)于淬火所保留下來(lái)的空位濃度（因?yàn)槿苜|(zhì)原子可借助于空位進(jìn)行遷移）。固溶溫度↑，冷卻速度↑，淬火后固溶體保留的空位就越多，有利于↑G.P區(qū)的數(shù)量并使其尺寸↓。凡是能↑空位濃度的因素均能促進(jìn)G.P區(qū)的形成。三、時(shí)效過(guò)程中的組織變化Al-4Cu合金的G.P.區(qū)組織（TEM）（540℃淬火，130℃

時(shí)效16h）×500000G.P.區(qū)是共格界面的彈性應(yīng)變場(chǎng)引起的襯度效應(yīng)造成的.三、時(shí)效過(guò)程中的組織變化G.P.區(qū)急劇長(zhǎng)大，G.P.區(qū)銅原子有序化，形成θ”相θ″相與基體仍然保持完全共格，具有正方點(diǎn)陣

點(diǎn)陣常數(shù)a=b=0.404nm，c=0.768nm。它比G.P.區(qū)周?chē)幕兏螅虼藭r(shí)效強(qiáng)化作用更大(2)銅原子富集區(qū)有序化三、時(shí)效過(guò)程中的組織變化θ″形狀與尺寸：θ″呈圓碟片狀，直徑為30nm，厚度為2nm.

晶體結(jié)構(gòu)與界面：過(guò)渡相θ″與基體共格，它與基體的位向關(guān)系為{100}θ″//{100}基體。常在位錯(cuò)、小角晶界、層錯(cuò)以及空位團(tuán)等處不均勻形核。形核速率受材料中位錯(cuò)密度的影響。

(2)銅原子富集區(qū)有序化三、時(shí)效過(guò)程中的組織變化θ”相轉(zhuǎn)變成過(guò)渡相θ＇θ＇是正方點(diǎn)陣，成分接近CuAl2

完全共格→局部共格強(qiáng)度、硬度開(kāi)始降低，合金此時(shí)處于過(guò)時(shí)效階段。

(3)形成過(guò)渡相θ＇三、時(shí)效過(guò)程中的組織變化

形狀與尺寸：θ′是光鏡下觀察到的第一個(gè)脫溶產(chǎn)物，也呈圓碟片狀，尺寸為100nm數(shù)量級(jí)。

θ′相為正方點(diǎn)陣：a＝b＝0.404nm，c＝0.58nm，它與基體部分共格，與基體的位向關(guān)系為{100}θ′//{100}基體。

θ′相的具體成分為Cu2Al3.6，很接近于平衡相θ（CuAl2）。三、時(shí)效過(guò)程中的組織變化

(3)形成過(guò)渡相θ＇過(guò)渡相θ＇完全脫溶形成穩(wěn)定相CuAl2，(θ)與基體非共格合金的強(qiáng)度、硬度進(jìn)一步下降

合金的種類(lèi)不同，形成的G.P.區(qū)、過(guò)渡相以及最后析出的穩(wěn)定相各不相同，時(shí)效強(qiáng)化效果也不一樣(4)形成穩(wěn)定的θ三、時(shí)效過(guò)程中的組織變化合金系時(shí)效過(guò)程的過(guò)渡階段析出穩(wěn)定相Al-Cu①形成銅富集區(qū)—G.P.區(qū)②G.P.區(qū)有序化—θ"相③形成過(guò)渡相θ＇θ（CuAl2）Al-Mg-Si①形成鎂、硅富集區(qū)—G.P.區(qū)②形成有序的β＇相

β（Mg2Si）Al-Cu-Mg①形成銅、鎂富集區(qū)—G.P.區(qū)②形成過(guò)渡相S＇SAl2CuMgAl-Mg-Zn①形成銅、鋅富集區(qū)—G.P.區(qū)②形成過(guò)渡相M＇M（MgZn2）表常用鋁合金系的時(shí)效過(guò)程及其析出的穩(wěn)定相三、時(shí)效過(guò)程中的組織變化各合金時(shí)效過(guò)程

固溶處理規(guī)律：淬火T越高，淬火冷卻V越快，轉(zhuǎn)移t越短，過(guò)飽和程度越高，時(shí)效強(qiáng)化效果也越大

要點(diǎn)：在不過(guò)熱過(guò)燒條件下，T淬高些，保溫t長(zhǎng)些。淬火冷卻要保證不析出第二相。為了防止淬火變形開(kāi)裂，一般采用20～80℃水冷卻時(shí)效工藝溫度：對(duì)一定合金，有最佳時(shí)效溫度.時(shí)間：在一定時(shí)效溫度下，有最佳時(shí)效時(shí)間.方式：?jiǎn)渭?jí)和多級(jí)時(shí)效。高強(qiáng)合金常用分級(jí)時(shí)效.影響時(shí)效強(qiáng)化的主要因素三、時(shí)效硬化原因時(shí)效硬化—鋁合金主要強(qiáng)化手段，目前一般應(yīng)用位錯(cuò)理論來(lái)解釋.合金沉淀硬化產(chǎn)物影響：

其一，新相質(zhì)點(diǎn)本身的性能和結(jié)構(gòu)與基體不同；其二，質(zhì)點(diǎn)周?chē)a(chǎn)生了應(yīng)力場(chǎng).根據(jù)位錯(cuò)阻力的來(lái)源，時(shí)效硬化可用以下幾種強(qiáng)化機(jī)制來(lái)加以說(shuō)明：1、內(nèi)應(yīng)變強(qiáng)化內(nèi)應(yīng)變強(qiáng)化：指沉淀物或者溶質(zhì)原子→與母體金屬之間存在一定的錯(cuò)配度時(shí)→產(chǎn)生應(yīng)變場(chǎng)（應(yīng)力場(chǎng)）→阻礙滑移位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)通過(guò)高度彌散應(yīng)力場(chǎng)a、合金（新淬火或輕微時(shí)效）→溶質(zhì)原子高度彌散→應(yīng)力場(chǎng)間距小→位錯(cuò)線不彎曲→位錯(cuò)線上應(yīng)力代數(shù)和大致抵消→位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力小→硬度低r=Gb/2τ

r—彎曲半徑G—切變模量b—位錯(cuò)的柏氏矢量τ—相應(yīng)的切應(yīng)力應(yīng)力場(chǎng)間距較大時(shí)位錯(cuò)彎曲的情況b、合金時(shí)效↑→溶質(zhì)原子聚集→應(yīng)力場(chǎng)間距↑

→位錯(cuò)線彎曲（繞應(yīng)力場(chǎng)）→硬度↑r=Gb/2τr—彎曲半徑G—切變模量b—位錯(cuò)的柏氏矢量τ—相應(yīng)的切應(yīng)力2、位錯(cuò)切過(guò)沉淀物的硬化沉淀相和基體共格，位錯(cuò)可以從中通過(guò)；沉淀相與基體部分共格，晶體結(jié)構(gòu)與基體相近時(shí)，位錯(cuò)也可以切過(guò)；鋁合金在預(yù)沉淀階段或時(shí)效階段前期，運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)多以切過(guò)的方式通過(guò)沉淀相。位錯(cuò)切過(guò)粒子示意圖（陰影表示多出的表面）（a）側(cè)視，（b）俯視位錯(cuò)切過(guò)粒子時(shí)要消耗三種能量，運(yùn)動(dòng)阻力來(lái)自以下三方面:（1）粒子與基體的錯(cuò)配引起的應(yīng)力場(chǎng).（2）位錯(cuò)切過(guò)粒子后，粒子被滑移成兩部分，因而增加了表面能.（3）位錯(cuò)通過(guò)粒子時(shí)，改變了溶質(zhì)-溶劑原子的近鄰關(guān)系，引起了所謂化學(xué)強(qiáng)化.2、位錯(cuò)切過(guò)沉淀物的硬化3、位錯(cuò)繞過(guò)沉淀物的硬化（彌散硬化）位錯(cuò)滑移面上的沉淀相很硬或沉淀相凝集→相間距加大→位錯(cuò)可以從粒子間凸進(jìn)去，即繞過(guò)粒子（比切過(guò)粒子更容易一些）位錯(cuò)每次通過(guò)粒子后，在粒子四周留下一圈位錯(cuò)環(huán)，故位錯(cuò)密度不斷提高，粒子的有效間距不斷↓，造成硬化率↑。表示位錯(cuò)從粒子間通過(guò)的示意圖四、時(shí)效動(dòng)力學(xué)過(guò)飽和α固溶體的沉淀過(guò)程是一個(gè)擴(kuò)散過(guò)程。與鋼類(lèi)似，其沉淀速度與溫度的關(guān)系具有C-曲線的特點(diǎn)，過(guò)冷度與原子擴(kuò)散速度相互制約在某一溫度達(dá)到最大值。Al-4Cu合金過(guò)飽和α固溶體的起始轉(zhuǎn)變曲線如圖所示:Al-4Cu合金過(guò)冷固溶體的起始分解曲線鋼中測(cè)定C-曲線常用金相法和物理性能方法（如磁性法和膨脹法），這些方法不適合鋁合金.下圖為L(zhǎng)Y12合金等溫分解曲線，第一條是根據(jù)晶間腐蝕傾向確定的起始轉(zhuǎn)變曲線，其他各條是按照抗拉強(qiáng)度（實(shí)線）和屈服強(qiáng)度（虛線）變化所確定的條件轉(zhuǎn)變曲線。LY12（4.64%Cu，1.48%Mg，0.82%Mn）的C-曲線四、時(shí)效動(dòng)力學(xué)98鋁合金時(shí)效動(dòng)力學(xué)曲線主要受合金成分的控制，同時(shí)淬火溫度、應(yīng)力狀態(tài)和生產(chǎn)工藝對(duì)其也有影響.例如：對(duì)同一合金系，隨著合金元素含量的增加，過(guò)飽和固溶度提高，分解速度加快，C-曲線左移。如圖所示：Al-Cu系按95%抗拉強(qiáng)度的條件起始轉(zhuǎn)變曲線.1Al-4.08%Cu；2Al-4.30%Cu；3Al-4.60%Cu-0.89%Mg；四、時(shí)效動(dòng)力學(xué)在工業(yè)鋁合金中大多含有少量錳、鋯、鉻等過(guò)渡族元素，盡管量不高，但對(duì)合金的時(shí)效動(dòng)力學(xué)特性卻有強(qiáng)烈的影響.1342Cr、Zr、Mn等元素對(duì)Al-4.2%Zn-1.9%Mg合金93%條件起始轉(zhuǎn)變曲線的影響1-加0.24%Cr；2-加0.23%Zr；3-加0.2%Mn；4-未加五、時(shí)效理論的應(yīng)用實(shí)際生產(chǎn)中廣泛利用時(shí)效硬化現(xiàn)象來(lái)↑鋁合金的硬度，根據(jù)合金性質(zhì)和使用要求，可采用不同的時(shí)效工藝，主要包括單級(jí)時(shí)效、分級(jí)時(shí)效、形變時(shí)效和回歸處理與回歸再時(shí)效處理等。1、單級(jí)時(shí)效在淬火（或稱(chēng)固溶處理）后只進(jìn)行一次時(shí)效處理，可以是自然時(shí)效，也可以是人工時(shí)效，大多時(shí)效到最大硬化狀態(tài)。①、固溶處理目的：保證強(qiáng)化相充分固溶，加熱T>固溶度線.溫度越高，固溶越快，也越完全，時(shí)效強(qiáng)化效果更好。但不應(yīng)高于固相線，否則合金將發(fā)生局部溶化，即造成過(guò)燒，嚴(yán)重降低合金的性能.鋁合金的淬火加熱T范圍很窄，溫度控制要求很?chē)?yán).

例如：LY12硬鋁淬火加熱溫度為498±3℃，低于490℃，為淬火不足，高于507℃，三元共晶體溶化.五、時(shí)效理論的應(yīng)用②、淬火加熱時(shí)間：取決于合金性質(zhì)和狀態(tài)。鑄件加熱時(shí)間較長(zhǎng)，需幾十分鐘到幾小時(shí)；變形產(chǎn)品，組織細(xì)密，加熱時(shí)間較短，例如板材，只需幾分鐘到幾十分鐘。③、鋁合金淬火介質(zhì)：一般用水，以保證快速冷卻，變形產(chǎn)品的淬火溫度一般低于40℃。對(duì)于鑄件和大型鑄件，為減小內(nèi)應(yīng)力和變形開(kāi)裂傾向，可用熱水淬火。其他淬火介質(zhì)還有油、液氮、有機(jī)合成溶液等。④、淬火處理后接著進(jìn)行自然時(shí)效或人工時(shí)效。前者以G.P.區(qū)強(qiáng)化為主，后者以過(guò)渡沉淀相強(qiáng)化為主。五、時(shí)效理論的應(yīng)用⑤、鋁合金時(shí)效后的性能特點(diǎn)：自然時(shí)效：塑性高（δ>10%~15%），抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度差值較大（σ0.2/σb=0.7~0.8），良好的沖擊韌性和抗蝕性。人工時(shí)效：強(qiáng)度較高，屈服強(qiáng)度增加更為明顯（σ0.2/σb=0.8~0.95），但塑性、韌性、和抗蝕性一般較差。通過(guò)改變時(shí)效T和t，人工時(shí)效可分為完全時(shí)效（也稱(chēng)峰值時(shí)效）、不完全時(shí)效（也稱(chēng)欠時(shí)效）及過(guò)時(shí)效、穩(wěn)定化時(shí)效等。五、時(shí)效理論的應(yīng)用完全時(shí)效：強(qiáng)度最高，達(dá)到時(shí)效強(qiáng)化的峰值；不完全時(shí)效：時(shí)效溫度稍低或時(shí)效時(shí)間較短，以保留較高的塑性；過(guò)時(shí)效：時(shí)效程度超過(guò)強(qiáng)化峰值，相應(yīng)綜合性能較好，特別是抗蝕性較高；穩(wěn)定化時(shí)效：溫度比過(guò)時(shí)效更高，其目的是穩(wěn)定合金的性能及零件尺寸。鑄造鋁合金的狀態(tài)硬鋁（Al-Cu-Mg系）以自然時(shí)效為主，可以保證較低的晶間腐蝕.其他類(lèi)型的鋁合金，特別是超硬鋁（Al-Zn-Mg-Cu系）選用仍人工時(shí)效為宜。不僅可以充分發(fā)揮時(shí)效強(qiáng)化效果，而且抗應(yīng)力腐蝕性能較好；高溫工作零件，采用人工時(shí)效，保證合金組織和性能的穩(wěn)定性。五、時(shí)效理論的應(yīng)用⑤、鋁合金時(shí)效后的性能特點(diǎn)：⑥、停放效應(yīng)淬火后在室溫停放一段時(shí)間再進(jìn)行人工時(shí)效處理時(shí)，將使鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化效應(yīng)降低。通常在鋁合金中添加其他元素以降低停放效應(yīng)的影響。如在Al-Mg-Si系合金中加入0.2%~0.3%的Cu，可以大大減少淬火后停放效應(yīng)對(duì)合金性能的影響。自然時(shí)效對(duì)Al-1.75Mg2Si合金在160℃人工時(shí)效硬度的影響⑥、停放效應(yīng)理論解釋?zhuān)篈l-Mg-Si系合金中鎂在鋁中的溶解度遠(yuǎn)>硅。室溫停留期間，過(guò)剩硅將首先偏聚，而鎂、硅原子的G.P.區(qū)是在硅核上形成的.停放時(shí)間短：只產(chǎn)生硅偏聚，大部分溶質(zhì)原子仍保留在固溶體內(nèi)，隨后人工時(shí)效，鎂和硅原子繼續(xù)向硅的偏聚團(tuán)上遷移，形成大量穩(wěn)定晶核并長(zhǎng)大.停放時(shí)間長(zhǎng)：合金內(nèi)形成大量偏聚，固溶體中溶質(zhì)元素濃度↓↓。人工時(shí)效T↑，小于臨界尺寸的G.P.區(qū)將重新溶入固溶體，穩(wěn)定的晶核數(shù)量↓，形成粗大的過(guò)渡相.2、分級(jí)時(shí)效單級(jí)時(shí)效的優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單，能獲得很高的強(qiáng)度.單級(jí)時(shí)效的缺點(diǎn)：顯微組織的均勻性較差，在拉伸性能、疲勞和斷裂性能與應(yīng)力腐蝕抗力之間難以得到統(tǒng)一.分級(jí)時(shí)效優(yōu)點(diǎn)：彌補(bǔ)單級(jí)時(shí)效的缺點(diǎn)且能縮短生產(chǎn)周期。特別是對(duì)Al-Zn-Mg和Al-Zn-Mg-Cu系(超硬鋁）合金收到很好的效果.五、時(shí)效理論的應(yīng)用分級(jí)時(shí)效：在不同溫度進(jìn)行兩次或多次時(shí)效處理，按其作用可分為預(yù)時(shí)效（又稱(chēng)成核處理）和最終時(shí)效兩個(gè)階段.①預(yù)時(shí)效處理溫度一般較低，目的是形成高密度的G.P.區(qū).②最終時(shí)效通過(guò)調(diào)整沉淀相的結(jié)構(gòu)和彌散度以達(dá)到預(yù)期的性能要求.五、時(shí)效理論的應(yīng)用2、分級(jí)時(shí)效正確選定時(shí)效制度，必須了解主要熱處理參數(shù)對(duì)鋁合金顯微組織及性能的影響.Al-Cu系合金的G.P.區(qū)和過(guò)渡相的亞穩(wěn)相界圖Al-MgZn2系合金的G.P.區(qū)和過(guò)渡相的亞穩(wěn)相界圖幾種等溫淬火與時(shí)效制度示意圖TA—時(shí)效溫度，TC—G.P.區(qū)的溶解溫度無(wú)G.P.區(qū)做核心沉淀相不均勻分布形成G.P.區(qū)做核心保證組織的均勻性G.P.區(qū)連續(xù)形成長(zhǎng)大高致密組織下圖所示為幾種等溫淬火與時(shí)效制度示意圖.五、時(shí)效理論的應(yīng)用3、形變熱處理形變熱處理：將塑性變形與熱處理聯(lián)合進(jìn)行的綜合工藝.目的：↑合金中缺陷密度.鋁合金有兩類(lèi)形變熱處理：高溫形變熱處理、低溫形變熱處理、預(yù)變性熱處理.五、時(shí)效理論的應(yīng)用3、形變熱處理（1）鋁合金高溫形變熱處理形變時(shí)再結(jié)晶不完全或部分再結(jié)晶.LD31合金擠壓件（淬火臨界冷卻速度小，空氣冷卻）

熱處理制度：擠壓時(shí)坯料加熱T（480-520℃），擠壓缸溫度（450-470℃），材料流動(dòng)v>15m/min，空氣冷卻，人工時(shí)效T（160-170℃）8h.五、時(shí)效理論的應(yīng)用鋁合金高溫形變熱處理工藝1-淬火時(shí)的加熱與保溫；2-壓力加工；3-開(kāi)始變形時(shí)的溫度；4-快冷；5-淬火時(shí)瞬時(shí)重復(fù)加熱；6-淬火加熱溫度范圍；7-工藝塑性溫度范圍3、形變熱處理（1）鋁合金低溫形變熱處理最常用的低溫形變熱處理方式：（1）淬火→冷（溫）變形→人工時(shí)效（2）淬火→自然時(shí)效→冷變形→人工時(shí)效（3）淬火→人工時(shí)效→冷變形→人工時(shí)效五、時(shí)效理論的應(yīng)用3、形變熱處理（1）鋁合金低溫形變熱處理LY12合金板材方案：淬火→20%變形→130℃、10-20h的時(shí)效.保證塑性，бb

↑60MPa，б0.2

↑100MPa.LY11合金板材方案：淬火→150℃軋制，變形程度為30%變形→100℃、3h的時(shí)效.在相對(duì)δ降低2倍情況下，可使瞬間抗力↑

50MPa，б0.2

↑130MPa.五、時(shí)效理論的應(yīng)用五、時(shí)效理論的應(yīng)用淬火后立即冷變形和自然時(shí)效后冷變形對(duì)LY11合金硬度的影響4、回歸處理回歸處理：將經(jīng)過(guò)自然時(shí)效的鋁合金在200-250℃短時(shí)間加熱，然后迅速冷卻，可使合金的硬度和強(qiáng)度恢復(fù)到接近新淬火狀態(tài)的水平。目的：零件修復(fù)和校形、缺少重新淬火所需高溫設(shè)備或重新淬火會(huì)導(dǎo)致很大變形.硬鋁中的回歸現(xiàn)象（214℃）五、時(shí)效理論的應(yīng)用第三節(jié)鑄造鋁合金及其熱處理

鋁合金分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類(lèi)。形變鋁合金：相圖中D點(diǎn)以左的部分。該類(lèi)鋁合金加熱至固溶線FD以上時(shí)能形成單相α固溶體，塑性好，適用于壓力加工成形。鑄造鋁合金：相圖中D點(diǎn)以右的部分，有共晶鋁合金、亞共晶鋁合金和過(guò)共晶鋁合金之分。（1）鑄造鋁合金的特點(diǎn)鑄造性能好（高流動(dòng)性），可鑄造形狀復(fù)雜零件，線收縮小，切削性能好.

比強(qiáng)度高.抗蝕性好（含銅鋁合金除外）.導(dǎo)熱和導(dǎo)電性高.一、鑄造鋁合金的特點(diǎn)、分類(lèi)和牌號(hào)（2）鑄造有色金屬的牌號(hào)：有色純金屬

Z+該金屬元素符號(hào)+純度百分含量數(shù)字(或用一短橫加順序號(hào))。如ZAl99.5和ZTi-1。

鋁錠一、鑄造鋁合金的特點(diǎn)、分類(lèi)和牌號(hào)一、鑄造鋁合金的特點(diǎn)、分類(lèi)和牌號(hào)

（2）鑄造有色金屬的牌號(hào)：有色合金Z+基體元素符號(hào)+主要合金元素符號(hào)及其名義百分含量數(shù)字+其他合金元素符號(hào)及其百分含量數(shù)字。如ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等?；旌舷⊥猎胤?hào)用RE表示。優(yōu)質(zhì)合金在牌號(hào)后標(biāo)注字母“A”。一、鑄造鋁合金的特點(diǎn)、分類(lèi)和牌號(hào)一、鑄造鋁合金的特點(diǎn)、分類(lèi)和編號(hào)鑄造鋁合金的代號(hào)表示方法（3）鑄造鋁合金的代號(hào)表示方法一、鑄造鋁合金的特點(diǎn)、分類(lèi)和牌號(hào)（4）鑄造鋁合金的新舊牌號(hào)表示方法對(duì)比（5）鑄造鋁合金的狀態(tài)（6）鑄造鋁合金分類(lèi)：Al-Si系：代號(hào)為ZL1+兩位數(shù)字順序號(hào)，優(yōu)良鑄造性，氣密性好。Al-Cu系：代號(hào)為ZL2+兩位數(shù)字順序號(hào)，較高的熱強(qiáng)性，鑄造工藝性和抗蝕性較低。Al-Mg系：代號(hào)為ZL3+兩位數(shù)字順序號(hào)，高強(qiáng)和高抗蝕性，良好的切削加工。Al-Zn系：代號(hào)為ZL4+兩位數(shù)字順序號(hào)，有自淬火效應(yīng)，內(nèi)應(yīng)大為減少，比重較大，耐熱性也很低。一、鑄造鋁合金的特點(diǎn)、分類(lèi)和牌號(hào)二、Al-Si系鑄造合金又稱(chēng)鋁硅明，是航空工業(yè)應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)鑄造合金，具有良好的工藝性和抗蝕性。共晶點(diǎn)Si量較低、既可保證合金組織形成大量共晶體，又不至于第二相數(shù)量過(guò)多而使材料塑性嚴(yán)重降低。Al-Si系合金的牌號(hào)及主要成分Al-Si二元合金①簡(jiǎn)單鋁硅明ZL102（10~13%）具有優(yōu)良的鑄造性能（熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好、收縮?。?，相當(dāng)好的抗蝕性和耐熱性。焊接性能好，比重小，不能時(shí)效強(qiáng)化，強(qiáng)度較低。塑性太低，須經(jīng)過(guò)變質(zhì)處理，使共晶硅由粗片狀細(xì)化成粒狀.硅沉淀聚集速度很快，不能形成共格或半共格的過(guò)渡相二、Al-Si系鑄造合金二、Al-Si系鑄造合金不同含硅量的合金變質(zhì)處理前后性能對(duì)比①簡(jiǎn)單鋁硅明ZL102（10~13%）在普通鑄造條件下，ZL102組織幾乎全部為共晶體，由粗針狀的硅晶體和固溶體組成，強(qiáng)度和塑性都較差。生產(chǎn)上用鈉鹽變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，得到細(xì)小均勻的共晶體加一次固溶體組織，以提高性能。獲得亞共晶組織是由于加入鈉鹽后，鑄造冷卻較快的共晶點(diǎn)左移的緣故。未變質(zhì)處理

經(jīng)變質(zhì)處理

ZL102的鑄態(tài)組織二、Al-Si系鑄造合金ZL-102合金穩(wěn)定化熱處理規(guī)范①簡(jiǎn)單鋁硅明ZL102（10~13%）

ZL102應(yīng)用于精密儀器，其元件的尺寸和形狀使用期間需保持高度穩(wěn)定性.應(yīng)用：制造飛機(jī)，儀表電動(dòng)機(jī)殼體，氣缸體，風(fēng)機(jī)葉片，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞等。主要用于金屬性鑄造，壓力鑄造，生產(chǎn)形狀復(fù)雜受力小的儀表殼體。活塞(裙部為鋁硅合金)②復(fù)雜（特殊）鋁硅明↑鋁硅明的強(qiáng)度，Cu、Mg等元素，形成CuAl2或Mg2Si，獲得能進(jìn)行時(shí)效硬化的特殊鋁硅明，可變質(zhì)處理.ZL101（6.0-8.0%Si，0.2-0.4%Mg，余為Al)Mg形成Mg2Si，↑↑合金的時(shí)效強(qiáng)化能力和機(jī)械性能.含Si量較高，保證合金的鑄造工藝性.Mg（0.5-0.6%）<0.3-0.4%，過(guò)量Si和Mg形成粗大Mg2Si相，↓合金塑性.二、Al-Si系鑄造合金Al-Si-Mg三元合金相圖（a）液相面投影圖；（b）含8%Si的垂直截面ZL101合金變質(zhì)前后的顯微組織（砂型，200×）由于合金含Si量不高，組織為多量的樹(shù)枝狀α固溶體+（α+Si）共晶體組成。Mg2Si很細(xì)小，低倍光學(xué)顯微鏡難分辨.ZL101鑄造性能與ZL102相近，可以鑄造薄壁的形狀復(fù)雜的鑄件，具有較高的力學(xué)性能；Mg量取下限值，塑性較高，中等強(qiáng)度。常用來(lái)制造如泵殼體、齒輪箱等承受沖擊載荷的零件.汽缸頭Mg量取上限值，且采用淬火和完全時(shí)效時(shí)，較高的強(qiáng)度，一定的塑性。可用作承受較大的動(dòng)載荷和靜載荷的汽缸體等零部件.②復(fù)雜（特殊）鋁硅明二、Al-Si系鑄造合金②復(fù)雜（特殊）鋁硅明ZL104（8.0-10.5%Si，0.17-0.3%Mg，0.2-0.5%Mn）Si含量↑及加Mn，力學(xué)性能>ZL101。Mn消除Fe的有害作用，且具有一定強(qiáng)化效果.熱處理制度：530-540℃加熱，保溫五小時(shí)，在熱水中淬火，然后在170-180℃時(shí)效6-7小時(shí)。經(jīng)熱處理后，強(qiáng)度可達(dá)200~300MPa。時(shí)效溫度影響：小于150℃，以G.P.區(qū)為主；150-225℃，為G.P.區(qū)+β′相，強(qiáng)化效應(yīng)最好。大于225℃淬火，為Mg2Si相。對(duì)ZL104進(jìn)行分級(jí)時(shí)效處理，可提高其綜合性能。二、Al-Si系鑄造合金ZL104在鋁硅明中，強(qiáng)度最高，鑄造性能好，有很好的充型能力，較小的線收縮率，無(wú)熱裂、疏松傾向，抗腐蝕性能、切削加工性能和焊接性能都較好，可以鑄造很復(fù)雜的零件.易產(chǎn)生氣孔和集中縮孔（加冒口），應(yīng)進(jìn)行細(xì)心的精煉除氣操作.含Si量較高，須進(jìn)行變質(zhì)處理.用作承受較大載荷且形狀復(fù)雜的大型零部件，如汽缸體、汽缸蓋、曲軸箱、增壓器殼體以及航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)匣、承力框架等用途十分廣泛.二、Al-Si系鑄造合金②復(fù)雜（特殊）鋁硅明ZL105：（含硅4.5-5.5%，鎂0.35-0.6%，銅1.0-1.5%）降低硅含量，提高銅含量，目的是提高耐熱性.室溫性能與ZL104接近，高溫性能大于ZL104。鑄造性能良好，吸氣性較小，鑄造工藝較ZL104簡(jiǎn)單，無(wú)需變質(zhì)和在壓力釜中結(jié)晶.耐蝕性能差，ZL105＜ZL101＜ZL104＜ZL102。二、Al-Si系鑄造合金三、Al-Cu系鑄造鋁合金Al-Cu合金密度較大、抗蝕性和鑄造性能差，

耐熱性好，常溫和高溫力學(xué)性能均很好，適合制造大負(fù)荷或高溫下工作的零件.航空常用的有ZL203、ZL201及ZL202.ZL203（4.0-5.0%Cu）存在不平衡共晶體α+CuAl2，經(jīng)淬火時(shí)效后，強(qiáng)度較高，可作結(jié)構(gòu)材料，鑄造200℃以下承受中等載荷和形狀較簡(jiǎn)單的零件。Si金屬型鑄造加入3%，形成三元共晶體（α+CuAl2+Si），從而提高鑄造性能.對(duì)室溫及高溫性能不利.Fe允許達(dá)到1.0%，↑耐熱性，↓

δ，形成Al7Cu2Fe相，分布在共晶界上，↓合金δ.Mg（<0.03%)有害元素，↓↓合金的可焊性和δ.三、Al-Cu系鑄造鋁合金三、Al-Cu系鑄造鋁合金ZL201及ZL201A（均添加了少量鈦的Al-Cu-Mn系合金）微量鈦細(xì)化晶粒，過(guò)量的鈦或出現(xiàn)鈦偏析時(shí)，會(huì)出現(xiàn)粗大的片狀Ti3Al.室溫強(qiáng)度超過(guò)其他常用鑄造鋁合金，耐熱性也很好，屬高強(qiáng)耐熱合金，鑄造工藝性能較差，氣密性較低.應(yīng)用廣泛，可制作在250℃以下工作的零件，常用于鑄造內(nèi)燃機(jī)氣缸頭、活塞等零件.四、Al-Mg系鑄造合金優(yōu)良的抗蝕性，密度較低，強(qiáng)度和韌性較高，切削加工和拋光性能很好。但鑄造性能差，耐熱性低，易氧化和形成熱裂紋。常用的代號(hào)有：ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1)、ZL302等主要用于制造外形簡(jiǎn)單，承受沖擊載荷，在腐蝕性介質(zhì)下工作的零件，比如艦船配件、氨用泵體等。

鼓風(fēng)機(jī)密封件等(ZL102、301)ZL301合金

（屬Al-Mg合金，含鎂9.5%~11.5%）451℃共晶溫度下，極限固溶度可達(dá)14.9%Mg，溫度下降，將析出β相.合金在T4淬火狀態(tài)為α單相固溶體，σb可達(dá)300-400MPa，δ為12-15%.熱處理制度

430±5℃，加熱12-20h，40-50攝氏度油淬，或80-100℃水淬.析出相易連續(xù)網(wǎng)狀分布，避免采用人工時(shí)效處理，使用溫度限制在80℃以下.四、Al-Mg系鑄造合金Al-Mg二元合金相圖含Mg量對(duì)Al-Mg合金力學(xué)性能的影響四、Al-Mg系鑄造合金ZL302

（10.5%-13%Mg，0.8-1.2%Si，少量鈹、鈦）Si↑鑄造性能，Be降低合金在熔煉鑄造及熱處理時(shí)的氧化傾向，Ti細(xì)化晶粒.熱處理制度：425±5℃，15-20h，在油或100攝氏度水中淬火。性能：σb=240MPa，σ0.2=180MPa，HB=95，δ=3%.ZL303（4.5-5.5%Mg，0.8-1.3%Si，0.1-0.4%Mn）強(qiáng)度較低，抗蝕性能好，優(yōu)良的切削加工和表面加工性能，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單.應(yīng)用：制作抗腐性和要求美觀的裝飾性零件。四、Al-Mg系鑄造合金主要鎂鋁鑄造合金的成分、性能及作用牌號(hào)代號(hào)砂型變質(zhì)處理熱處理方法力學(xué)性能用途舉例σb/MPaδ/%HBSZAlMg10ZL301砂型固溶處理+自然時(shí)效2801060

在大氣或海水工作的零件，在150℃以下工作.ZAlMg5SiZL303砂型145155

腐蝕介質(zhì)中工作的中載零件，嚴(yán)寒大氣及200℃以下工作的海輪配件等.四、Al-Mg系鑄造合金五、Al-Zn系鑄造合金良好的鑄造工藝性、切削加工性、焊接性及尺寸穩(wěn)定性，鑄態(tài)時(shí)有明顯的時(shí)效硬化能力，可免除淬火工序引起的變形和尺寸變化。但密度大，耐蝕性較差。大型空壓機(jī)活塞(ZL401)

常用代號(hào)為ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等.

主要用于制造形狀復(fù)雜受力較小的汽車(chē)、飛機(jī)、儀器零件。典型鋅鋁合金成分、性能及應(yīng)用牌號(hào)代號(hào)砂型變質(zhì)處理熱處理方法力學(xué)性能用途舉例σb/MPaδ/%HBSZAlZn11Si7ZL401金屬型人工時(shí)效2451.590在200℃以下工作，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的汽車(chē)、飛機(jī)、儀表零件等.五、Al-Zn系鑄造合金

總結(jié)：Al-Si合金：鑄造性能最好，中等強(qiáng)度，良好的抗蝕性，應(yīng)用最廣.Al-Cu合金：鑄造性能、抗蝕性較差，有最高室溫機(jī)械性能，適合鑄造大負(fù)荷或耐熱鑄件.Al-Mg合金：最好的抗蝕性和較高強(qiáng)度，但鑄造性能和耐熱性差，適用于鑄造抗蝕、耐沖擊和表面裝飾性能高的鑄件.Al-Zn合金：強(qiáng)度、抗蝕性及鑄造工藝性好，但應(yīng)用有限.一、變形鋁合金的分類(lèi)、牌號(hào)及狀態(tài)（1）根據(jù)合金的特性分類(lèi)：①防銹鋁合金牌號(hào)以LF+合金順序號(hào)，如LF3、LF21.抗蝕、易加工成形和焊接、并具有良好的光制和低溫性能；因不能熱處理強(qiáng)化，強(qiáng)度較低.適于制作要求抗腐蝕及受力不大的零部件，如油管、油箱。在民用可加工成生活器皿及裝飾品.第四節(jié)變形鎂合金及其熱處理（1）根據(jù)合金的特性分類(lèi)：②硬鋁硬鋁牌號(hào)由LY+合金順序號(hào)組成，如LY11、LY12.具有強(qiáng)烈的時(shí)效硬化能力，熱處理后強(qiáng)度最高可達(dá)500MPa.較高的室溫強(qiáng)度，耐熱性較好，但抗蝕性及焊接性較差.目前航空工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的變形鋁合金.一、變形鋁合金的分類(lèi)、牌號(hào)及狀態(tài)（1）根據(jù)合金的特性分類(lèi)：

③鍛鋁牌號(hào)以LD+合金順序號(hào)，如LD5、LD6等.以Al-Mg-Si系為主，有良好的冷、熱加工、焊接、抗蝕、低溫、疲勞、光制、等性能.適宜制作航空用各類(lèi)鍛件.④超硬鋁牌號(hào)為L(zhǎng)C+合金順序號(hào)，如LC4.熱處理后室溫強(qiáng)度可超過(guò)600MPa.一、變形鋁合金的分類(lèi)、牌號(hào)及狀態(tài)（2）變形鋁合金新牌號(hào)表示方法：一、變形鋁合金的分類(lèi)、牌號(hào)及狀態(tài)采用四位字符體系牌號(hào)，XAXX.

第一、三、四位為數(shù)字，第二位為英文大寫(xiě)字母.

第一位代表材料的合金系（合金組別）.

第二位大寫(xiě)字母表示是原始材料（A），或改型材料（B-Y），注意第二位A不是代表Al.

第三、四位數(shù)字是材料的標(biāo)識(shí)（對(duì)純鋁是材料的純度）.5A06—LF6，2A12—LY12.（2）變形鋁合金新牌號(hào)表示方法：一、變形鋁合金的分類(lèi)、牌號(hào)及狀態(tài)變形鋁合金的新舊牌號(hào)表示方法對(duì)比變形鋁合金新舊牌號(hào)對(duì)照變形鋁合金新舊牌號(hào)對(duì)照變形鋁合金新舊牌號(hào)對(duì)照（3）變形鋁合金的狀態(tài)鋁及鋁合金的基礎(chǔ)狀態(tài)共五種.一、變形鋁合金的分類(lèi)、牌號(hào)及狀態(tài)（3）變形鋁合金的狀態(tài)H（Y）狀態(tài)主要反應(yīng)材料的硬化程度.HX、HXX、HXXX.第一位數(shù)字：加工硬化狀態(tài)的初始基本處理程度.第二位數(shù)字：HX狀態(tài)下材料冷變形加工后所保留的加工硬化程度.第三位數(shù)字：一些特殊處理狀態(tài).一、變形鋁合金的分類(lèi)、牌號(hào)及狀態(tài)（3）變形鋁合金的狀態(tài)一、變形鋁合金的分類(lèi)、牌號(hào)及狀態(tài)材料不同的基本處理狀態(tài)第一次細(xì)分（3）變形鋁合金的狀態(tài)一、變形鋁合金的分類(lèi)、牌號(hào)及狀態(tài)材料不同的基本處理狀態(tài)第二次細(xì)分（3）變形鋁合金的狀態(tài)T狀態(tài)主要表示材料的熱處理（固溶、時(shí)效）狀態(tài)，已經(jīng)熱處理和冷、熱加工的組合狀態(tài).TX狀態(tài)：基本工藝狀態(tài).TXX、TXXX狀態(tài)：特殊工藝處理狀態(tài).一、變形鋁合金的分類(lèi)、牌號(hào)及狀態(tài)T狀態(tài)的新、舊狀態(tài)代號(hào)對(duì)比T狀態(tài)的新、舊狀態(tài)代號(hào)對(duì)比二、防銹鋁合金Al-Mg系、Al-Mn系合金，不可熱處理強(qiáng)化，加工硬化提高其強(qiáng)度.鍛造退火后為抗蝕性、焊接性能、塑性好，切削性能差.Mn、Mg主要作用：提高抗蝕能力與塑性，并起固溶強(qiáng)化作用.MnAl6電極電位與Al基體接近，能提高抗蝕性，細(xì)化晶粒.1、Al-Mn系合金高塑性、高抗腐蝕穩(wěn)定性、焊接性能好.常用牌號(hào)：LF21（1.0-1.6%Mn，3A21）.廣泛用于油罐、油箱、管道、鉚釘?shù)攘慵?LF21合金制品在退火過(guò)程中極易出現(xiàn)晶粒不均勻現(xiàn)象.與錳偏析有直接關(guān)系，晶粒四周和晶內(nèi)錳濃度的差異，↑再結(jié)晶T區(qū)間，容易產(chǎn)生粗晶.二、防銹鋁合金1、Al-Mn系合金為防止這種現(xiàn)象，生產(chǎn)中常采用如下措施：

（1）鑄錠均勻化將鑄錠在600~620℃進(jìn)行高溫均勻化退火，使MnAl6相均勻析出，消除晶內(nèi)偏析.（2）高溫壓延將鑄錠熱壓延溫度由390~440℃↑到480~520℃，↑過(guò)飽和α的分解，促使成分均勻.（3）適當(dāng)控制鐵含量.（4）快速加熱

↓再結(jié)晶區(qū)間，使晶界附近和晶內(nèi)同時(shí)生核，容易獲得細(xì)晶組織.二、防銹鋁合金1、Al-Mn系合金Al-Mn合金，Mn固溶度有明顯T關(guān)系（1.82↓0.3%）.時(shí)效過(guò)程中形成中間過(guò)渡相，但沉淀硬化作用弱，時(shí)效和退火狀態(tài)性能接近.二、防銹鋁合金LF21合金退火規(guī)范1、Al-Mn系合金二、防銹鋁合金LF21合金典型機(jī)械性能MY2Y1、Al-Mn系合金二、防銹鋁合金Al-Mn合金熱處理狀態(tài)、成分與性能的關(guān)系1-退火；2-淬火；3-自然時(shí)效；4-人工時(shí)效2、Al-Mg系合金Al-Mg系合金含Mg量2-10%，保證良好加工塑性.Mg含量↑，強(qiáng)度↑，塑性↓，抗蝕性↓.固溶度有明顯的溫度關(guān)系，時(shí)效強(qiáng)化效果差.一般在M（O）或H（Y）狀態(tài)下使用.低Mg合金在O狀態(tài)處理后為單相α組織.高M(jìn)g合金（>5%）為兩相組織.二、防銹鋁合金2、Al-Mg系合金二、防銹鋁合金Al-Mg系防銹鋁的牌號(hào)和化學(xué)成分2、Al-Mg系合金除主要合金元素，尚含有少量其他組元：添加硅↑合金的鑄造性能（流動(dòng)性）。錳、鉻有一定的強(qiáng)化作用，↑合金的抗蝕性能.鈦和釩細(xì)化晶粒，↑其機(jī)械性能.鈹↓合金在熔煉、焊接及其他熱加工中的氧化傾向.應(yīng)用：航空工業(yè)應(yīng)用廣泛，如制造管道，容器，油箱，鉚釘?shù)刃璩惺苤械容d荷的零件.二、防銹鋁合金屬于Al-Cu-Mg-Mn系合金（2.5-6.0%Cu，0.4-2.8%Mg，0.4-1.0%Mn）.可進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化，也可進(jìn)行變形強(qiáng)化.強(qiáng)度、硬度高，加工性能好，耐蝕性低于防銹鋁。常用硬鋁合金：LY11（2A11）、LY12（2A12）等.應(yīng)用：制造沖壓件，模鍛件和鉚接件，如螺旋槳，深鉚釘?shù)?，飛機(jī)翼梁.三、硬鋁合金三、硬鋁合金硬鋁的性能:（1）鉚釘硬鋁，又稱(chēng)低強(qiáng)硬鋁（如LY1、LY10）合金元素含量較低，Cu/Mg比值高，θ(CuAl2)為主，強(qiáng)度較低，但具有較高的塑性，適應(yīng)于鉚釘材料.（2）中強(qiáng)硬鋁，又稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)硬鋁（如LY11）Cu/Mg比值