鋁合金及熱處理.doc

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1、鋁合金的熱處理?鑄造鋁合金的金相組織比變形鋁合金的金相組織粗大，因而在熱處理時(shí)也有所不同。前者保溫時(shí)間長，一般都在2h以上，而后者保溫時(shí)間短，只要幾十分鐘。因?yàn)榻饘傩丸T件、低壓鑄造件?鑄造鋁合金的金相組織比變形鋁合金的金相組織粗大，因而在熱處理時(shí)也有所不同。前者保溫時(shí)間長，一般都在2h以上，而后者保溫時(shí)間短，只要幾十分鐘。因?yàn)榻饘傩丸T件、低壓鑄造件、差壓鑄造件是在比較大的冷卻速度和壓力下結(jié)晶凝固的，其結(jié)晶組織比石膏型、砂型鑄造的鑄件細(xì)很多，故其在熱處理時(shí)的保溫也短很多。鑄造鋁合金與變形鋁合金的另一不同點(diǎn)是壁厚不均勻，有異形面或內(nèi)通道等復(fù)雜結(jié)構(gòu)外形，

2、為保證熱處理時(shí)不變形或開裂，有時(shí)還要設(shè)計(jì)專用夾具予以保護(hù)，并且淬火介質(zhì)的溫度也比變形鋁合金高，故一般多采用人工時(shí)效來縮短熱處理周期和提高鑄件的性能。?一、熱處理的目的??鋁合金鑄件熱處理的目的是提高力學(xué)性能和耐腐蝕性能，穩(wěn)定尺寸，改善切削加工和焊接等加工性能。因?yàn)樵S多鑄態(tài)鋁合金的機(jī)械性能不能滿足使用要求，除Al-Si系的ZL102，Al-Mg系的ZL302和Al-Zn系的ZL401合金外，其余的鑄造鋁合金都要通過熱處理來進(jìn)一步提高鑄件的機(jī)械性能和其它使用性能，具體有以下幾個(gè)方面：?1）消除由于鑄件結(jié)構(gòu)（如璧厚不均勻、轉(zhuǎn)接處厚大）等原因使鑄件在結(jié)晶凝

3、固時(shí)因冷卻速度不均勻所造成的內(nèi)應(yīng)力；?2）提高合金的機(jī)械強(qiáng)度和硬度，改善金相組織，保證合金有一定的塑性和切削加工性能、焊接性能；?3）穩(wěn)定鑄件的組織和尺寸，防止和消除高溫相變而使體積發(fā)生變化；?4）消除晶間和成分偏析，使組織均勻化。?..二、熱處理方法??1、退火處理??退火處理的作用是消除鑄件的鑄造應(yīng)力和機(jī)械加工引起的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定加工件的外形和尺寸，并使Al-Si系合金的部分Si結(jié)晶球狀化，改善合金的塑性。其工藝是：將鋁合金鑄件加熱到280-300℃，保溫2-3h，隨爐冷卻到室溫，使固溶體慢慢發(fā)生分解，析出的第二質(zhì)點(diǎn)聚集，從而消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力，達(dá)

4、到穩(wěn)定尺寸、提高塑性、減少變形、翹曲的目的。???2、淬火??淬火是把鋁合金鑄件加熱到較高的溫度（一般在接近于共晶體的熔點(diǎn)，多在500℃以上），保溫2h以上，使合金內(nèi)的可溶相充分溶解。然后，急速淬入60-100℃的水中，使鑄件急冷，使強(qiáng)化組元在合金中得到最大限度的溶解并固定保存到室溫。這種過程叫做淬火，也叫固溶處理或冷處理。3、時(shí)效處理??時(shí)效處理，又稱低溫回火，是把經(jīng)過淬火的鋁合金鑄件加熱到某個(gè)溫度，保溫一定時(shí)間出爐空冷直至室溫，使過飽和的固溶體分解，讓合金基體組織穩(wěn)定的工藝過程。???合金在時(shí)效處理過程中，隨溫度的上升和時(shí)間的延長，約經(jīng)過過飽和

5、固溶體點(diǎn)陣內(nèi)原子的重新組合，生成溶質(zhì)原子富集區(qū)（稱為G-PⅠ區(qū)）和G-PⅠ區(qū)消失，第二相原子按一定規(guī)律偏聚并生成G-PⅡ區(qū)，之后生成亞穩(wěn)定的第二相（過渡相），大量的G-PⅡ區(qū)和少量的亞穩(wěn)定相結(jié)合以及亞穩(wěn)定相轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定相、第二相質(zhì)點(diǎn)聚集幾個(gè)階段。???時(shí)效處理又分為自然時(shí)效和人工時(shí)效兩大類。自然時(shí)效是指時(shí)效強(qiáng)化在室溫下進(jìn)行的時(shí)效。人工時(shí)效又分為不完全人工時(shí)效、完全人工時(shí)效、過時(shí)效3種。..???1）不完全人工時(shí)效：把鑄件加熱到150-170℃，保溫3-5h，以獲得較好抗拉強(qiáng)度、良好的塑性和韌性，但抗蝕性較低的熱處理工藝；?2）完全人工時(shí)效：把鑄件加熱

6、到175-185℃，保溫5-24h，以獲得足夠的抗拉強(qiáng)度（即最高的硬度）但延伸率較低的熱處理工藝；?3）過時(shí)效：把鑄件加熱到190-230℃，保溫4-9h，使強(qiáng)度有所下降，塑性有所提高，以獲得較好的抗應(yīng)力、抗腐蝕能力的工藝，也稱穩(wěn)定化回火。4、循環(huán)處理??把鋁合金鑄件冷卻到零下某個(gè)溫度（如-50℃、-70℃、-195℃）并保溫一定時(shí)間，再把鑄件加熱到350℃以下，使合金中度固溶體點(diǎn)陣反復(fù)收縮和膨脹，并使各相的晶粒發(fā)生少量位移，以使這些固溶體結(jié)晶點(diǎn)陣內(nèi)的原子偏聚區(qū)和金屬間化合物的質(zhì)點(diǎn)處于更加穩(wěn)定的狀態(tài)，達(dá)到提高產(chǎn)品零件尺寸、體積更穩(wěn)定的目的。這種反復(fù)

7、加熱冷卻的熱處理工藝叫循環(huán)處理。這種處理適合使用中要求很精密、尺寸很穩(wěn)定的零件（如檢測儀器上的一些零件）。一般鑄件均不作這種處理。???5、鑄造鋁合金熱處理狀態(tài)代號(hào)及含義??代號(hào)?合金狀態(tài)?熱處理的作用或目的?說明??T1?人工時(shí)效?在金屬型或濕砂型鑄造的合金，因冷卻速度較快，已得到一定程度的過飽和固溶體，即有部分淬火效果。再作人工時(shí)效，脫溶強(qiáng)化，則可提高硬度和機(jī)械強(qiáng)度，改善切削加工性。?對(duì)提高Zl104、ZL105等合金的強(qiáng)度有效。???T2?退火?主要作用在于消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力（鑄造應(yīng)力和機(jī)加工引起的應(yīng)力），穩(wěn)定鑄件尺寸，并使Al-Si系合金的S

8、i晶體球狀化，提高其塑性。?對(duì)Al-Si系合金效果比較明顯，退火溫度280-300℃，保溫時(shí)間為2-4h。???..T4?