论铝合金热处理原理与技术.doc

1、论铝合金热处理原理与技术摘要：铝合金热处理技术的不断改进，使得合金材料能在不同的环境下得以广泛的应用，扩宽了其使用范围。本文作者结合多年来的工作经验，对铝合金热处理原理与技术进行了研究，具有重要的参考意义。 关键词：铝合金 热处理 技术 随着科技的进步，人们对铝合金钢材的需求和用途也越来越高，由于加工技术的改进，使得铝合金在各行各业中都得以广泛的应用。特别是神七上天后，铝合金在航天、航海、航空、汽车、电子、通信以及建筑材料方面都得以广泛的应用。随着我国对于铝合金热处理工艺的不断研究与探索，将会在很大程度上提高了铝合金材料的综合性能，并有利于推广与普及该类材料的应用。 1、铝合金的特性 铝合金通

2、常按生产工艺（变形铝合金和铸造铝合金） 、热处理能力（不可热处理强化铝合金和可热处理强化铝合金）和性能（高塑性铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金、热强铝合金和耐蚀铝合金）等进行分类。普遍应用的 Al-Mn 和 A-Mg 系合金属不可热处理的铝合金，其塑性好、抗蚀性高，并具有优良的焊接性能。变形 Al-Mn 系合金半成品按软态和半冷硬态供应。软态半成品是经过退火得到的，半冷硬态板材是退火板材经不完全加工硬化或加工硬化板材经不完全退火得到的。可热处理强化的典型铝合金是含有锰、铬的 Al-Zn-Mg-Cu 系合金。锰、铬能提高合金的抗蚀性和时效强化效果。此外，锰还能消除铁的有害作用。 2、铝合金热处

3、理特点 “热处理”这一名词，从广义上讲，是指改变金属产品的机械性能，冶金机构或残余应力状态的任何加热和冷却操作。但是，这名词用于铝合金时，经常仅仅是指，其目的在于提高沉淀硬化锻压和铸造合金的强度和硬度的特定操作。这些合金通常称为“热处理”合金，用于区别那些不可通过加热和冷却而显着强化的合金。即一般所谓“非热处理”合金。后一类合金，当其处于锻压形式时，主要是靠冷加工来提高强度。这两类合金都可以通过加热来降低强度和提高延性（退火） 。这是的冶金反映，随合金类型和软化程度而有所不同。 铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度，升到某一相应温度下，保温一定时间，并以一定得速度冷却，从而改

4、变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，并增强耐腐蚀性能，从而改善加工性能，使之获得尺寸的稳定性。 3、铝及铝合金热处理基本作用原理 铝合金的主要热处理形式时退火与淬火时效。退火是一种软化处理。消除材料中的内应力及加工硬化。使组织趋于平衡；淬火时效属于强化热处理，目的是提高合金的机械强度。 3.1 退火。在金属材料的半成品或制件中常常存在残余内应力、成分不均匀、组织不稳定等缺陷，严重影响铝合金的工艺性能和使用性能，如合金塑性低、耐蚀性差、机械性能不好等。要消除或减少这些缺陷以提高合金的工艺性能和使用性能必须进行退火。所谓退火，就是把工件加热到适当温度，保持一定时间（称为保温） ，以缓慢

5、速度冷却的一种工艺过程。根据所要达到的具体目的，退火又分为应力退火、再结晶退火、均匀退火和同素异构重结晶退火。 3.1.1 去应力退火。铸件、焊接件、切削加工件、塑性变形工件，往往有很大的残余内应力，使合金的应力腐蚀倾向增加，组织及机械性能的稳定性显著降低。因此必须去应力退火。去应力退火就是把合金加热到一个较低温度，保温一定时间，以缓慢速度冷却的一种热处理工艺。在加热保温过程中，由于温度升高，原子活动能力增大，使晶体晶格中的某些缺陷消失或数量减少。此外，还会发生多边化过程，即位移错过攀移和滑移，组列成错壁，构成许多小亚晶块烦人晶界，使晶格的扭曲能量降低。这些情况都会导致晶格弹性畸变能下降，使金

6、属制件的内应力大大减小，因而尺寸稳定，应力腐蚀倾向减小，但强度、硬度基本上不降低，仍保留原来的加工硬化效果，因此在工业上应用较多。影响去应力退火质量的最主要因素是加热温度。加热温度选择过高，则工件的强度硬度降低较低，影响产品质量；加热温度选择过低，则需要很长的加热时间，才能较充分地消除内应力，影响生产效率。 3.1.2 再结晶退火。把工件加热到再结晶温度以上，保持一定时间，而后以缓慢速度冷却的工艺过程成为再结晶退火。进行过再结晶退火的目的是细化晶粒，消除内应力和使合金的硬度降低，塑性变形能力提高。对于不能热处理强化的合金，冷速大小对性能无影响，对于能热处理强化的合金则需缓慢冷却。为了获得细晶粒

7、组织，必须正确控制加热温度、保温时间及加热速度这三个因素。对同一合金来说，加热温度越高，保温时间就要越短，否则将进入聚集再结晶阶段，使晶粒长大。加热温度越低，保温时间就应越长，否则再结晶过程进行不充分，达不到再结晶退火的目的。但保温时间长，将降低生产率。加快加热速度，提高加热温度，有利于获得高的生产率，得到细小均匀的组织。但保温时间要相应缩短。 3.1.3 均匀化退火。浇注铸件或铸锭时，由于冷却速度快，结晶在不平衡状态下进行，常常出现偏析、不平衡共晶体、第二相晶粒粗大以及硬脆相沿晶界分布等缺陷，使合金强度、硬度、抗蚀性严重降低。为了消除这类缺陷，需要进行均匀化退火，基将合金加热到接近熔点的温度

8、，保持一定时间后，以缓慢速度冷却。均匀化过程是一个原子扩散过程，因此，均匀化退火又称为扩散退火。影响均匀化退火质量的因素主要是加热温度和保温时间，对某些合金，冷却速度和加热速度也有重要影响。 3.2 固溶处理。影响固溶处理的主要因素是加热温度，保温时间和冷却温度。淬火温度越高，保温时间越长，则强化相溶解越充分，合金元素在晶格中的分布也越均匀，同时晶格中空位浓度增加越多，这些因素结合起来，能较好地促进时效效果的提高。 3.3 时效。淬火获得的过饱和固溶体处于不平衡状态，因而有发生分解和析出过剩溶质原子的自发趋势，有的合金在常温下即进行这种析出过程，但由于温度低，一般只能完成析出的初始阶段。有的合

9、金则要温度升高，原子活动能力增大以后，才开始析出。前者称为自然时效，后者称为人工时效或回火。对同一成分的合金来说，影响其时效强化效果的主要工艺因素有时效温度和时间，淬火加热温度和淬火冷却速度，以及时效前的塑性变形等。 3.4 回归处理。为了提高合金塑性，便于冷弯成形或矫正形位公差，将已淬火时效的产品，在高温下加温较短的时间即可恢复到新淬火状态叫回归处理。 4、结论 总之，随着科学技术的发展，铝合金的热处理工艺技术需要不断的研究和探索，只有这样才能促进铝合金综合性能的不断提高，从而使铝合金的应用更加广泛。 参考文献： 1孙瑜、陈晋、孙国雄，铝硅合金硅相演变及其对力学性能的影响J.特种铸造及有色合金，2001（6）：1-4. 2刘静安、谢水生，铝合金材料的应用技术开发M.北京：冶金工业出版社，2004. 3李春梅、陈志谦、程南璞等，7055 超高强、超高韧铝合金力学性能分析J.金属热处理，2008（1）：100-104. 4宋仁国，高强度铝合金的研究现状与发展趋势J.材料导报，2000（1）：20-21. 5吴一雷、李永伟、强俊等，超高强度铝合金的发展与应用J.航空材料学报，1994，14（1）：49-51.