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1、鋁合金淬火工藝一．淬火原理擠壓鋁合金大多數(shù)是可熱處理強(qiáng)化合金，這些合金擠壓后經(jīng)過(guò)固溶熱處理和時(shí)效，便可提高強(qiáng)度，獲得有用的組織和性能?？蔁崽幚韽?qiáng)化鋁合金的顯著特點(diǎn)是，其主要合金元素在固態(tài)鋁中的溶解度隨溫度升高而大大增加。固溶熱處理（或稱淬火）通常包括兩個(gè)步驟，即固溶處理和冷卻。第一步是在固溶度曲線溫度以上將材料進(jìn)行熱處理形成固溶體，但是溫度要低于固相線溫度（或共晶溫度），熱處理所需時(shí)間取決于合金中Mg2Si化合物粒子的大小和分布狀況以及熱處理溫度的高低。細(xì)小的、高度彌散的Mg2Si化合物粒子比粗大的、聚集的粒子會(huì)更快溶解。一定形態(tài)的Mg2Si粒子其溶解度隨
2、溫度的升高而顯著提高。第二步是必須使高溫下處于固溶狀態(tài)的合金材料足夠快地冷卻到室溫，以防止Mg2Si的析出，使得合金元素Mg和Si保留在過(guò)飽和固溶體中，為時(shí)效析出作好準(zhǔn)備。二．?dāng)D壓在線淬火合金希望具有需要的特性（1）固溶度線和固相線之間的溫度范圍寬,易于控制制品出口溫度所希望的固溶溫度范圍;（2）在固溶溫度下擠壓變形力低,盡可能減少變形能量和綜合溫升,獲得較高的允許擠壓速度;19（3）淬火敏感性低,可對(duì)各種不同斷面制品采用強(qiáng)制風(fēng)冷而不需采用水淬;（4）采用風(fēng)冷時(shí)材料具有足夠的韌性;（5）具有符合結(jié)構(gòu)應(yīng)用的拉伸強(qiáng)度性能"三．適合擠壓在線淬火的合金應(yīng)具有的條件
3、（1）合金固態(tài)溶解度極限與固相線之間范圍寬;（2）合金可容許溶質(zhì)原子(合金元素)某種程度的分解析出,而不損害材料的使用性能;（3）合金具有良好的可擠壓性,擠出制品能較好的流出模具到達(dá)淬火裝置,使得在模具出口至淬火區(qū)之間產(chǎn)生溶質(zhì)原子(合金元素)的某些析出很少,不至于達(dá)到不可接受的程度"（4）合金最好具有低的臨界淬火速度,尤其在合金用于生產(chǎn)薄壁復(fù)雜型材時(shí)可進(jìn)行空氣淬火"鑒于迄今為止對(duì)現(xiàn)有鋁合金特性的了解,上述條件導(dǎo)致了擠壓在線淬火主要局限于Al-Mg-Si系和Al-Zn-Mg系合金"，一般認(rèn)為,高強(qiáng)度Al-Cu-Mg系合金(如2024合金)和超高強(qiáng)度Al-Zn
4、-Mg-Cu系合金(如7075合金)需要達(dá)到最佳的工藝水平才能實(shí)現(xiàn)擠壓在線淬火。然而,這樣高的工藝水平在目前還很難達(dá)到,盡管有報(bào)道說(shuō)這兩類合金曾在德國(guó)二戰(zhàn)期間成功地進(jìn)行了擠壓淬火。19四．淬火規(guī)程的選擇原則1.淬火加熱溫度原則上可以由相圖來(lái)確定這類合金的加熱溫度。淬火加熱溫度的下限為固溶度曲線，而上限為開(kāi)始熔化溫度。一般進(jìn)行淬火-時(shí)效處理的合金，含合金元素濃度的要求比較嚴(yán)格，容許的波動(dòng)范圍小，例如某些鋁合金淬火溫度僅容許有±2℃~±3℃的波動(dòng)，還要求在加熱過(guò)程中金屬溫度能夠保證較好的均勻性。因此，淬火加熱所采用的設(shè)備一般為溫度能準(zhǔn)確控制以及爐內(nèi)溫度均勻的浴
5、爐和氣體循環(huán)爐，工件以單片的方式懸掛于爐中，這不僅能保證均勻加熱，而且能保證淬火時(shí)均勻冷卻。當(dāng)然，對(duì)于淬火溫度范圍較寬的合金，淬火加熱就易于控制。淬火時(shí)金屬內(nèi)部會(huì)發(fā)生一系列物理-化學(xué)變化，除最主要的相態(tài)變化外，還會(huì)產(chǎn)生再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大以及與周圍介質(zhì)的作用等，這些變化對(duì)淬火后合金的性能都會(huì)帶來(lái)影響。在確定淬火溫度時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同合金的特點(diǎn)予以考慮。例如，在不發(fā)生過(guò)燒的前提下，提高淬火溫度有助于時(shí)效強(qiáng)化過(guò)程，但某些合金在高溫下晶粒長(zhǎng)大傾向大，則應(yīng)限制最高的加熱溫度。19過(guò)燒是淬火時(shí)易于出現(xiàn)的缺陷。輕微過(guò)燒時(shí)，表面特征不明顯，顯微組織觀察到晶界稍變粗，并有少量球狀
6、易熔組成物，晶粒亦較大。反映在性能上，沖擊韌性降低，腐蝕速率大為增加。嚴(yán)重過(guò)燒時(shí)，除了晶界出現(xiàn)易熔物薄層，晶內(nèi)出現(xiàn)球狀易熔物外，粗大的晶粒晶界平直、嚴(yán)重氧化，三個(gè)晶粒的銜接點(diǎn)呈黑三角，有時(shí)出現(xiàn)沿晶界的裂紋。在制品表面，顏色發(fā)暗，有時(shí)也出現(xiàn)氣泡等凸出顆粒。2.淬火加熱保溫時(shí)間保溫的目的在于使相變過(guò)程能夠充分進(jìn)行（過(guò)剩相充分溶解），使組織充分轉(zhuǎn)變到淬火需要的形態(tài)。在工業(yè)成批生產(chǎn)的條件下，保溫時(shí)間應(yīng)當(dāng)自爐料最冷部分達(dá)到淬火溫度的下限算起。保溫時(shí)間的長(zhǎng)短，主要取決于成分、原始組成及加熱溫度。溫度越高，相變速率越大，所需保溫時(shí)間越短。材料的預(yù)先處理和原始組織（包括強(qiáng)
7、化相尺寸、分布狀態(tài)等）對(duì)保溫時(shí)間也有很大影響。通常，鑄態(tài)合金中的第二相較為粗大，溶解速率較小，它所需要的保溫時(shí)間遠(yuǎn)比變形后的合金為長(zhǎng)。就同一變形合金來(lái)說(shuō)，變形程度大的要比變形程度小的所需時(shí)間短。退火狀態(tài)合金中，強(qiáng)化相尺寸較已淬火-時(shí)效后的合金粗大，故退火合金狀態(tài)合金淬火加熱保溫時(shí)間較重新淬火保溫的時(shí)間長(zhǎng)得多。保溫時(shí)間還與裝爐量、工件厚度、加熱方式等因素有關(guān)。裝爐量越多、工件越厚，保溫時(shí)間越長(zhǎng)。浴爐加熱比氣體介質(zhì)加熱速度快，時(shí)間短。為獲得細(xì)晶粒組織并防止晶粒長(zhǎng)大，在保證強(qiáng)化相全部溶解的前提下，盡量采用快速加熱及短的保溫時(shí)間是合理的。3.淬火速度19合金淬火時(shí)
8、的冷卻速度必須確保過(guò)飽和固溶體被固定下來(lái)不分解防止強(qiáng)化相的析出，降
