時(shí)效處理及鋁合金中其它元素對合金的影響

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1、時(shí)效處理及鋁合金中其它元素對合金的影響鋁棒均質(zhì)爐在鑄造鋁棒的過程中，鋁棒內(nèi)部化學(xué)成分和組織有不均勻的現(xiàn)象，同時(shí)內(nèi)部一般都存在著殘余應(yīng)力，為消除鑄錠的殘余應(yīng)力，消除鑄錠的化學(xué)成分和組織的不均勻，進(jìn)而改善鑄錠的壓力加工工藝性以及制品的某些最終性能，這就一定要對鑄錠進(jìn)行均勻處理固溶熱處理:將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持,使過剩相充分溶速冷卻,以得到過飽和固溶體的熱處理工藝(絕大多數(shù)進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化的合金，原始組織都是由一種固溶體和某些金屬化合物所組成。固溶體的溶解度隨溫度的上升而增大。在時(shí)效處理前進(jìn)行淬火，就是為了在加熱時(shí)使盡量多的溶質(zhì)溶入固溶體，隨后

2、在快速冷卻中溶解度雖然下降，但過剩的溶質(zhì)來不及從固溶體中分析出來，而形成過飽和固溶體。為達(dá)到這一目的而進(jìn)行的淬火常稱為固溶熱處理。)時(shí)效處理可分為自然時(shí)效和人工時(shí)效兩種自然時(shí)效是將鑄件置于露天場地半年以上，便其緩緩地發(fā)生形，從而使殘余應(yīng)力消除或減少，人工時(shí)效是將鑄件加熱到550～650℃進(jìn)行去應(yīng)力退火，它比自然時(shí)效節(jié)省時(shí)間，殘余應(yīng)力去除較為徹底.根據(jù)合金本性和用途確定采用何種時(shí)效方法。高溫下工作的鋁合金適宜用人工時(shí)效，室溫下工作的鋁合金有些采用自然時(shí)效，有些必須人工時(shí)效。從合金強(qiáng)化相上來分析，含有S相和CuAl2等相的合金，一般采用自然時(shí)效，

3、而需要在高溫下使用或?yàn)榱颂岣吆辖鸬那?qiáng)度時(shí)，就需要采用人工時(shí)效來強(qiáng)化。比如LY11和LY12，40度以下自然時(shí)效可以得到高的強(qiáng)度和耐蝕性，對于150度以上工作的LY12和125-250度工作的LY6鉚釘用合金則需要人時(shí)效。含有主要強(qiáng)化相為MgSi，MgZn2的T相的合金，只有采用人工時(shí)效強(qiáng)化，才能達(dá)到它的最高強(qiáng)度。對于一般鋁合金，自然時(shí)效時(shí)，屈服強(qiáng)度稍低而耐蝕性較好，采用人時(shí)效時(shí)，合金屈服強(qiáng)度較高而伸長率和耐蝕性都降低。對于鋁－鋅－鎂－銅系合金入LC4則相反，當(dāng)采用人工時(shí)效時(shí)，合金耐蝕性比自然時(shí)效好。鋁中合金元素和雜質(zhì)對性能的影響1?合金元

4、素影響銅元素???????鋁銅合金富鋁部分平衡相圖如圖??所示。548℃時(shí)，銅在鋁中的最大溶解度為5.65%,溫度降到302℃時(shí)，銅的溶解度為0.45%。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)效強(qiáng)化果最好，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。硅元素???????Al—Si合金系平衡相圖富鋁部分如圖??所示。在共晶溫度577?℃時(shí)，硅在固溶體中的最大溶解度為1.65%。盡管溶解度

5、隨溫度降低而減少，這類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MgSi。鎂和硅的質(zhì)量比為1.73:1。設(shè)計(jì)Al-Mg-Si系合金成分時(shí)，基體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抗蝕性的不利影響。Al-Mg2Si合金系合金平衡相圖富鋁部分如圖?所示。Mg2Si在鋁中的最大溶解度為1.85%，且隨溫度的降低而減小。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???????

6、Al-Mg合金系平衡相圖富鋁部分如圖??所示。盡管溶解度曲線表明，鎂在鋁中的溶解度隨溫度下降而大大地變小，但是在大部分工業(yè)用變形鋁合金中，鎂的含量均小于6%，而硅含量也低，這類合金是不能熱處理強(qiáng)化的，但是可焊性良好，抗蝕性也好，并有中等強(qiáng)度。鎂對鋁的強(qiáng)化是明顯的，每增加1%鎂，抗拉強(qiáng)度大約升34MPa。如果加入1%以下的錳，可補(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Mg5Al8化合物均勻沉淀，改善抗蝕性和焊接性能。?錳元素???????Al-Mn合金系平平衡相圖部分如圖?所示。在共晶溫度658℃時(shí)，錳在?固溶體

7、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)，延伸率達(dá)最大值。Al-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MnAl6化合物彌散質(zhì)點(diǎn)對再結(jié)晶晶粒長大起阻礙作用。MnAl6的另一作用是能溶解雜質(zhì)鐵，形成（Fe、Mn）Al6，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，更多的是和其它合金元素一同加入，因此大多鋁合金中均含有錳。鋅元素???????Al-Zn合金系平衡相圖富鋁部分如圖??

8、所示。275時(shí)鋅在鋁中的溶解度為31.6%，而在125時(shí)其溶解度則下降到5.6%。鋅單獨(dú)加入鋁中，在變形條件下對鋁合金強(qiáng)度的提高十分有限，同時(shí)存在應(yīng)力腐蝕開裂、傾向